بررسي تاثير شمع هاي حفاظتي بر كنترل و كاهش آبشستگي موضعي در گروه پايه پل

چكيده فارسي :

51 چكيده مسئله آبشستگي يكي از مهمترين مسائل در بحث مهندسي رودخانه ميباشد ساالنه تعداد بسيار زيادي از پلها در سراسر جهان تخريب ميشوند كه عمدتا بهدليل سازهاي نيست بلكه بهدليل در نظر نگرفتن نقش هيدروليكي در طراحي آنها ميباشد وقتي سازهاي بر روي رودخانهاي قرار ميگيرد پايههاي آن در درون آب واقع ميشوند درنتيجه اين پايهها در معرض آب شستگي قرار ميگيرند تعيين عمق آبشستگي از اين جهت كه بيانگر ميزان پتانسيل تخريب جريان در اطراف سازه بوده داراي اهميت است ازاينرو پيشگويي الگوي آبشستگي براي ايجاد ايمني در سازههايي كه در معرض آب قرار دارند امري ضروري است عمده روشهايي كه بهمنظور كنترل و كاهش آبشستگي موضعي در پايهي پلها انجام ميشود براي تكپايهي پل مورد بررسي قرارگرفته است درصورتيكه پايههاي اكثر پلهايي كه در جهان ساخته شده و مورد بهرهبرداري قرارگرفتهاند بهصورت گروه پايه طراحي شدهاند از جمله روشهاي كنترل و كاهش آبشستگي موضعي ميتوان از استفاده از زبريها طوق صفحات مستغرق و شمعهاي حفاظتي نام برد در تحقيق حاضر به بررسي تأثير شمعهاي حفاظتي در كنترل و كاهش آبشستگي در اطراف گروه پايه پل پرداخته شده است بدين منظور ضمن بررسي توسعه زماني آبشستگي الگوي جريان در اطراف تك پايه و گروه پايه دوتايي بررسي شده است آزمايشها تحت شرايط آب زالل و دبي ثابت 12 ليتر بر ثانيه در بازه زماني 5 ساعت براي آزمايشها با حضور شمعهاي حفاظتي و 8 ساعت براي حالت تك پايه شاهد و گروه پايه شاهد در كانال آزمايشگاهي به طول 8 متر عرض 1 1 متر و ارتفاع 6 1 متر در آزمايشگاه هيدروليك دانشگاه صنعتي اصفهان انجام شد در اين آزمايشها از پايههاي مدور ساده از جنس پالستيك تفلون به قطر 13 ميليمتري استفاده گرديد در حالت گروه پايه فاصله بين مركز پايهها از يكديگر 2و 3 برابر قطر پايه استفاده شده در نظر گرفته شد شمعهاي حفاظتي با قطر ثابت 8 ميليمتر از جنس آلياژ آهن در نظر گرفته شدند تعداد شمعهاي حفاظتي برابر 5 عدد و زاويه رأس شمعها با دو زاويه 13 درجه و 51 درجه و بافاصله افقي شمعها از يكديگر 12 13و23 ميليمتري در نظر گرفته شدند نهايتا براي تكپايه و گروه پايهها مجموعا تعداد 12 حالت مورد آزمايش قرار گرفت در انجام اين آزمايشها از دستگاه سرعتسنج ADV بهمنظور برداشت سرعتهاي سهبعدي لحظهاي در مقاطع مختلف طولي و عرضي در اطراف پايهها استفاده شد و نيمرخهاي سرعت شدت آشفتگي و تنشهاي رينولدز مورد بررسي قرار گرفت در حالت تك پايه با آرايش فاصله شمعها 1 7D زاويه رأس شمعها 13 درجه بهترين نتيجه در كاهش آبشستگي رخ داد و درصد كاهش آبشستگي نسبت به تكپايه شاهد برابر 56 گزارش گرديد در هنگاميكه فاصله مركز دو پايه از يكديگر برابر 6 2d سانتيمتر است بهترين آرايش شمعهاي حفاظتي در حالتي است كه فاصله شمعها 1 7D زاويه رأس شمعها 51 درجه حداكثر ميزان كاهش آبشستگي در پايه پشتي رخ ميدهد بهطوريكه در اين آرايش با كاهش17 درصدي آبشستگي نسبت به حالت تك پايه شاهد 86 درصد نسبت به پايه پشتي در گروه پايه شاهد دوتايي با فاصله 2d مركز پايه ها از يكديگر مشاهده گرديد همين آرايش در پايه جلويي كاهش آبشستگي تا 65 درصد نسبت به تك پايه شاهد 16 درصد نسبت به پايه جلويي در گروه پايه شاهد دوتايي با فاصله 2d مركز پايهها از يكديگر را فراهم ميكند همچنين هنگاميكه فاصله مركز دو پايه از يكديگر برابر 2 3d سانتيمتر است بهترين آرايش شمعهاي حفاظتي در حالتي است كه فاصله شمعها 1 3D زاويه رأس شمعها 13 درجه حداكثر ميزان كاهش آبشستگي در پايه پشتي رخ ميدهد بهطوريكه در اين آرايش با كاهش 36 درصدي آبشستگي نسبت به حالت تك پايه شاهد 85 درصد نسبت به پايه پشتي در گروه پايه شاهد دوتايي با فاصله 3d مركز پايه ها از يكديگر مشاهده گرديد همين آرايش در پايه جلويي كاهش آبشستگي تا 71 درصد نسبت به تك پايه شاهد 31 درصد نسبت به پايه جلويي در گروه پايه شاهد دوتايي با فاصله 3d مركز پايهها از يكديگر را فراهم ميكند بررسيهاي انجام شده بر روي پروفيلهاي سرعت و تنش حول پايهها حضور توأمان گردابهاي نعل اسبي و جريانهاي رو به پايين در باالدست جريان را نشان ميدهند همچنين در پاييندست جريان حضور گردابهاي برخاستگي سبب به وجود آمدن بينظميهاي فراوان در ساختار جريان گرديده است نتايج بررسي خصوصيات جريان در حضور شمعهاي حفاظتي نشان دهنده كاهش محسوس جريان رو به پايين و بهتبع آن كاهش قدرت جريان نعل اسبي نسبت به حالت عدم حضور شمعهاي حفاظتي است مقدار نوسانات سرعت در باالدست بهمحض ورود به گودال افزايش مييابد از اينرو درون حفره يك هسته با شدت توربوالنس زياد در جلوي پايهها وجود دارد كه نتيجه جدايي جريان در آن ناحيه است پروفيلهاي سرعت طولي و آشفتگي طولي در پشت پايه بهوضوح نشان ميدهند كه عامل پديده برخاستگي باعث نوسانات شديد سر

محمودي، اميرحسين

بررسي تاثير شمع هاي حفاظتي بر كنترل و كاهش آبشستگي موضعي در گروه پايه پل

الگوي جريان , آناليز كوادرانت