شبیه سازی سه بعدی پدیده رهایی متناوب گردابه ها و انتقال رسوب بستر حول موانع در معرض جریان با استفاده از Flow3D

پل ها یکی از مهم ترین سازه های هیدرولیکی ارتباطی به شمار می روند. برخورد جریان به پایه پل ها فرسایش اطراف پایه و آسیب دیدگی آن را به دنبال دارد. ازاین رو یکی از مباحث مهم در زمینه ایمنی پل ها، کنترل فرسایش بستر اطراف پایه ها است. تاکنون مدل های فیزیکی مختلفی در آزمایشگاه برای بررسی رفتار جریان و فرسایش بستر پیرامون آن ساخته شده اند که صرف نظر از هزینه و زمان بر بودن آزمایش ها، مشکلات ناشی از تغییرات مقیاس را نیز به همراه داشته اند. امروزه با استفاده از کدهای دینامیک سیالات محاسباتی کارآمدتر، رفتار هیدرودینامیکی سیالات به طور گسترده تری بررسی می شود. در این تحقیق برای این منظور از نرم افزار Flow3D استفاده شده است. این پژوهش به شبیه سازی جریان اطراف مدل پایه های پل مختلف پرداخته و الگوی جریان و فرسایش بستر را بررسی می نماید. با توجه به حساسیت مدل های عددی به تعداد سلول های شبکه در میدان محاسباتی، صحت سنجی تعداد مختلف شبکه، با مقایسه نیمرخ های سرعت انجام یافته است. سه مدل آشفتگی مختلف نیز مورد بررسی قرار گرفته و پس از بررسی نیمرخ های سطح آزاد آب، الگوی جریان اطراف پایه و عدد استروهال، شبیه سازی جریان با مدل آشفتگی LESانجام گردیده است. تعداد 15 مدل نیز برای ارزیابی دو پارامتر مهم عامل آب شستگی، جدایش جریان و جریان رو به پایین، انتخاب شده اند. ابزارهای انتخابی در این راستا، سکو، مقطع هندسی پایه و شکاف می باشند. نتایج نشان داد در اغلب موارد استفاده از یک ابزار کنترل آب شستگی بهتر از ترکیب ابزارهای مختلف عمل می کند با به کارگیری شکل عدسی به عنوان مقطع هندسی پایه، عمق آب شستگی تا 58 درصد کاهش و با مدل ترکیبی مقطع مستطیلی گردگوشه، سکو و شکاف بیشینه عمق فرسایش یافته تا 50 درصد کاهش نشان داد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که کنترل جدایش جریان و پدیده شکست گردابه به مراتب بیش از کنترل جریان رو به پایین در کاهش فرسایش بستر موثر است.