تاثیر شکل هندسی نیم بیضی تکیه گاه پل بر ساختار جریان اطراف آن

مقاله تاثیر شکل هندسی نیم بیضی تکیه گاه پل بر ساختار جریان اطراف آن

پل ها سازه هایی هستند که گاهی به دلیل قرار گرفتن در مسیر سیلابی رودخانه تخریب می شوند. آبشستگی موضعی اطراف پایه ها و تکیه گاه های پل در طول جریان سیلابی یکی از عوامل تهدید کننده پایداری آن ها به شمار می رود. جریان آب باعث حفر گودال در اطراف پایه و تکیه گاه و شسته شدن بستر رودخانه می شود و در نتیجه خالی شدن زیر پی و تخریب پل را به دنبال خواهد داشت. راه های مقابله با پدیده آبشستگی موضعی متعدد بوده، بنابراین برای انتخاب بهترین و مقرون به صرفه ترین روش نیاز به شناخت مکانیزم آبشستگی حول پایه و تکیه گاه پل می باشد. با توجه به اینکه تاکنون تحقیقات زیادی حول پایه های پل انجام گرفته و مطالعات بسیار کمی روی جریان اطراف تکیه گاه ها صورت گرفته است بنابراین در این تحقیق الگوی جریان اطراف تکیه گاه با شکل نیم بیضی بررسی شده است. اگرچه پایه های پل و تکیه گاه ها به عنوان نمونه های مشابه در پدیده ی آبشستگی در نظر گرفته می شوند اما در تکیه گاه ها گسترش لایه مرزی دیوارهی پیش آمده، پیچیدگی بیشتری را در مشاهده میدان جریان به وجود آورده است. این آزمایش در شرایط آب زلال و روی رسوباتی با قطر متوسط 0.75 میلی متر مورد مطالعه قرار گرفت. اندازه گیری سرعت های سه بعدی در مقاطع مختلف توسط دستگاه سرعت سنج (adv) صورت گرفت. نتایج نشان دهنده ی حضور توامان گرداب های نعل اسبی و جریان های رو به پایین در بالادست جریان می باشد و در پایین دست حضور گرداب های برخاستگی سبب به وجود آمدن نامنظمی های فراوان در ساختار جریان گردیده است. در بررسی میدان جریان اطراف تکیه گاه نیم بیضی، مشخص شد نیمرخ های سرعت u به صورت نیمرخ های دارای چولگی درآمده اند. این چولگی ها در نزدیکی کف مشاهده می شوند و توزیع سرعت در بالای سطح مرجع اغلب مشابه توزیع سرعت در جریان آشفته در بستر های صاف است. چنین بررسی ها از توزیع سرعت در نزدیکی تکیه گاه نشان می دهد که علت چولگی های قابل ملاحظه در نیمرخ های سرعت وجود گرادیان های فشار در نتیجه ورتکس های قوی است که جریان گردابی و مارپیچ را در اطراف تکیه گاه به وجود آورده است.