مدلسازی آبشستگی بستر رسی اطراف پایه‌های دایره‌ای به کمک حل حجم محدود جریان آشفته افقی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیاردانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد سازههای هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی،

3 نویسنده مسئول و دانشجوی دکتری مهندسی آب، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)

چکیده

معادلات آبهای کم عمق از جمله مدلهای ریاضی کارآمد برای توصیف دو بعدی و رفتار جریان در برخورد به موانع مسیر جریان می‌‌باشد. در کار حاضر برای مدلسازی عددی جریان در اطراف پایه پلها، گسسته سازی معادلات با استفاده از روش رئوس مثلثی همپوشان احجام محدود انجام گرفته است. برای مدلسازی جریان آشفته در اطراف پایه از مدل آشفتگی  برای حالت جریان با سطح آزاد استفاده شده است. در ادامه، با تلفیق مدل عددی جریان و آشفتگی و فرمولهای تجربی حاصل از روش E-SRICOS (روشی آزمایشگاهی برای برآورد شستگی ناشی از جریان آب)، چگونگی شکل گیری آبشستگی در اطراف پایه دایره‌ای و تغییرات تراز بستر با زمان شبیه سازی می­شود. کیفیت نتایج حاصل از این مدل برای برخی آزمونهای مشابه با نتایج در دسترس، در حالت بستر رسی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج مدلسازی آبشستگی با استفاده از مدل دو بعدی افقی جریان آب با روابط تجربی برای شستگی کف، دقت مناسبی بدست می­دهد.  

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation Scouring in Cohesive Bed around Circular Piers using Finite Volume Solution of Horizontal Turbulent Flow

نویسندگان [English]

  • Said reza Sabbagh-Yazdi 1
  • Reza Dehghan-Naieri 2
  • seyed said Ashraf-Vaghefi 3
چکیده [English]

Numerical solution of depth averaged equations is one of the best ways for describing of two dimensional horizontal flow and behavior of flow around circular piers. In this paper, governing equations of turbulent shallow water flow are converted to discrete form using overlapping finite volume method on triangular unstructured mesh. The equations include to the depth average equation of continuity and motion for flow model and  equation for turbulence model. For simulation of scouring in cohesive bed, the results of the flow solver model are combined with the empirical relations obtained from the E-SRICOS bed scouring method which is a laboratory base method for determining rate of flow induced scouring.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shallow Water Equations
  • Flow around Piers
  • E-SRICOS Method
  • Overlapping Finite Volume
  • Turbulent Model

مراجع

[1]صباغ یزدی، سعید رضا؛ “شبیه سازی جریان آشفته دو بعدی در اطراف پایه ها بوسیله حل عددی معادلات میانگین عمقی روی شبکه بدون ساختار مثلثی”، چهارمین کنفرانس بین المللی سواحل،بنادر و سازه های دریایی،مجتمع بندری . شهید رجائی،بندر عباس،ایران،آبان ماه ١٣٧٩
[2]Younes, M., Hanif Chaudhry, M. ,“A Depth-Averaged k −ε Turbulence Model for the Computation of Free Surface Flow ”, Journal of Hydraulic Research,Vol,.32 , No . 3 , pp. 415−439, 1994.
[3]Briaud J. L., Chen H. C., Kwak K. W., Han S. W.,and Ting F. C. K.,Multiflood And Multilayer Method for Scour Rate Predication at Bridge Piers”, Journal of Geothechnic and Geoenvironmental Engineering , pp125, February 2001.
[4]Briaud J .L., Ting F .C. K., Chen H. C., Gudavalli R., Perugu S. and Wei G. “SRICOS: Prediction of Scour Rate in Cohesive Soils at Bridge Piers”, Journal of Geotechnic and Geoenvironmental Engineering ,pp101, April 1999.
[5]Vallentine H. R., ( Applied Hydrodynamics), Butterworths و London , 1969 .
[6]Rodi, W., “Turbulence Models and their Application in Hydraulics”, 3Th Ed, IAHR Monograph, Balkema, Rotterdam, The Netherland.1999.
[7]Balas L. and Ozhan E. “ An Implicit Three- Dimensional Numerical Modeling to Simulate Transport Processes in Coastal Water Bodies ”,International Journal for Numerical Methods in Fluids,Vol. 34, pp. 307−339, 2000.
[8]U.S. Department of Transportation (Enhanced Abutment Scour Studies for Compound Channel) ,Mclean, 2004.
[9]G. Alfonsi, A. Giorgini ,“The Use of a Mixed Spectral- Finite Analytic Numerical Technique for the Analysis of the Vortex Shedding Past a Circular Cylinder”School of Civil Engineering, Purdue University West Lafayette, Indiana 47906, 1987.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار