شبیه‌سازی عددی تأثیر زاویه برخورد جریان بر الگوی جریان حول پایه‌های پل مرکب

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری، گروه مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.

2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد بوئین زهرا، بوئین زهرا، ایران.

doi
10.22112/jwwse.2025.493782.1422
چکیده

اکثر مطالعات مربوط به پایه­های پل مرکب بر آب‌شستگی حول پایه­ها متمرکز بوده است و توجه کم‌تری بر الگوی جریان آشفته با تغییر زاویه برخورد جریان به پایه­ها معطوف‌شده است. در مطالعه حاضر شبیه­سازی عددی الگوی جریان حول پایه­های پل مرکب با زوایای 10، 30، 50، 70 و 90 درجه نسبت به جهت جریان انجام ‌شده است. برای این منظور، شبیه‌سازی عددی در نرم­افزار Flow3D انجام شد و پس از صحت­سنجی مدل عددی، الگوی جریان و تنش برشی حول پایه­ها بررسی شد. برای کلیه زوایا، بررسی بردارهای سرعت نشان‎داد در اطراف ستون چهار ناحیه قابل‌تشخیص است. اول ناحیه سکون در محل برخورد جریان به ستون است، نواحی 2 و 3 در دو طرف ستون که جریان گردابی حول محور قائم در آن‌ها شکل گرفته‎است و ناحیه چهار که ناحیه زینی است و در مرز ناحیه شماره 2 و جریان پایین­دست به‌وجود آمده است. تغییر زاویه برخورد جریان با پایه­ها، گستردگی و موقعیت این نواحی را تحت‎تأثیر قرارداده است، به‌طوری‌که در زاویه 90 درجه نواحی 2 و 3 کاملاً مشابه و برای زاویه 10 درجه، ناحیه 4 تشکیل نشده است. بررسی تنش برشی نشان داد به‌طورکلی تنش برشی حول پایه­ها با افزایش زاویه، بیش‌تر شده است؛ به‌طوری‌که از زاویه 10 تا 90 درجه به‌ترتیب 65، 135، 170، 173 و 202 درصد تنش برشی بستر نسبت به زاویه صفر درجه افزایش یافته است. همواره تنش برشی حول پایه­های ردیف اول بیش‌تر از تنش برشی حول پایه­های ردیف دوم است؛ به­طوری‌که به‎ازای زاویه 90 درجه، تنش برشی متوسط حول پایه­های ردیف دوم نسبت به پایه­های ردیف اول 45 درصد است، اما به‎ازای زوایای دیگر این نسبت بیش‌تر و تا حدود 58 درصد است.