شبیه سازی عددی الگوی جریان در اطراف پایه پل در کانال قوسی با استفاده از Fluent

آبشکستگی موضعی ناشی از جریان گردابی در اطراف پایه های پل پدیده ای است که غالبا تبعات جدی را به دنبال داشته و برخی اوقات باعث خسارت می شود. از آنجا که بدلیل شرایط توپوگرافی برخی از رودخانه ها، مسیرهای قوسی را طی می کنند و در مسیر جریان آنها سازه هایی مانند پل نیز احداث می گردد. تاثیر توام این دو پدیده منجر به ایجاد جریان ثانویه شده که به پیچیده تر شدن جریان در محدوده پایه پل می انجامد. با توجه به انجام تحقیقات متعدد در آبراهه مستقیم و توجه کمتر به مطالعه اثر پل در آبراهه انحنادار، انجام تحقیقات جامع و نظام مند در این خصوص ضروری به نظر می رسد. پژوهش حاضر تلاشی است در همین راستا با با شبیه سازی عددی، به بررسی جریان توسط نرم افزار Fluent بپردازد. بدین ترتیب که جریان های ثانویه و مسیر حداکثر سرعت، در محدوده پایه موجود در مدل کانال قوسی 180 درجه با (R/B) 4/33 در سه موقعیت مختلف در قوس پرداخته گردد و با نتایج آزمایشگاهی مشابه صحت سنجی شده است. نتایج حاصله نشان داد که به علت وجود قوس در مسیر رودخانه و انتقال جانبی مومنتم طولی و نیز تشکیل سلول جریان ثانوی، خطوط جریان در سطح آب بسمت دیواره خارجی و بالعکس منحرف می گردد. علاوه بر این ها در اثر برخورد جریان به پایه پل جدایی جریان در پشت پایه و بدلیل عدم وجود جریان طولی در جلوی پایه، گرداب هایی بنام گرداب های برخاستگی ایجاد می شود. این گرداب ها با چرخش های خلاف جهت جریان در جلوی پایه باعث می شود که سرعت بصورت موضعی بطرف صفر سوق نماید. نتایج همچنین نشان داد که اثر پایه، بر الگوی جریان، موضعی بوده که تغییر محسوسی در کل جریان کانال نداشته و صرفا در محل پایه جریان جداشدگی و پس از پایه گرداب برخاستگی رخ می دهد. مقدار سرعت بیشینه در حالت قرار گیری پایه در مقطع 30 درجه نسبت به زوایای 90 و 150 درجه بیشتر بوده و گرداب های شدید تری را ایجاد خواهد نمود که می تواند خساراتی را به پایه وارد نماید. سرعت جریان در حالت کانال مستقیم متقارن بوده که این تقارن به محض ورود جریان به قوس و تشکیل جریان ثانوی از بین خواهد رفت. در موقعیت 30 درجه قبل از پایه خط سرعت بیشینه نزدیک دیواره داخلی قرار گرفته که بتدریج به خط مرکزی محل پایه منحرف می شود. محل سرعت بیشینه با توسعه جریان ثانویه در امتداد نیمه اول قوس در مقطعی بین 60 و 70 درجه به دیواره بیرونی نزدیک شده و از آن پس تقریبا بدون تغییر دیواره خارجی امتداد و در موقعیت پایه با زوایای 90 و 150 درجه به سمت پایه نزدیک و پس از آن به نزدیک دیواره خارجی باز می گرددد.

کلیدواژه ها:

الگوی جریان ، پایه پل ، قوس(انحنا) ، جریان ثانویه ، شبیه سازی عددی