اثر زمان بر آبشستگی پایه های استوانه ای (پل ها)

اثر زمان بر آبشستگی پایه های استوانه ای (پل ها)
اثر زمان بر آبشستگی پایه های استوانه ای (پل ها)
130,000 ریال 
تخفیف 15 تا 30 درصدی برای همکاران، کافی نت ها و مشتریان ویژه _____________________________  
وضعيت موجودي: موجود است
تعداد:  
افزودن به ليست مقايسه | افزودن به محصولات مورد علاقه

تعداد صفحات: 107 صفحه _ فرمت WORD _ دانلود مطالب بلافاصله پس از پرداخت آنلاین

چکیده
در تحقيق حاضر ابعاد مختلف جريان سيال در اطراف پايه پل و آبشستگي ناشي از آن تحت اثر جريان هاي ماندگار با استفاده از مدل عددي بررسي شده است.
مدل هاي عددي ابزار توانمندي براي مدل سازي و مطالعه پديده هاي مربوط به ديناميك سيالات مي باشند. از جمله مزيت آن ها كم هزينه بودن، سرعت عمل زياد و قابليت نقل و انتقال آن به پروژه هاي ديگر است. با توجه به اين موارد در اين تحقيق به مدل سازي سه بعدي جريان در اطراف پايه پل پرداخته شده است. معادلات حاكم بر هيدروديناميك جريان، معادلات متوسط زماني ناوير- استوكس براي جريان آشفته بوده كه با فرض توزيع فشار هيدرواستاتيكي مي باشد. با توجه به شرايط مرزي نسبتاً پيچيده پايه استوانه اي براي گسسته سازي معادلات حاكم از روش حجم محدود استفاده شده است. شبكه بندي ميدان فيزيكي با استفاده از شبكه بندي به روش معادلات ديفرانسيل بيضوي (معادله پواسون) صورت گرفته است. در معادلات هيدروديناميك جريان، براي مدل سازي آشفتگي از نظريه ويسكوزيته گردابي افقي و قائم در عمق و در لايه ها استفاده شده است. جهت بررسي پديده آبشستگي مدل انتقال رسوب بار بسترون رايان مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه نتايج مدل سازي عددي با نتايج به دست آمده از نتايج تجربي و عددي ديگر محققين مقايسه شده است. عمده ترين اهداف اين تحقيق عبارتند از:
1-بررسي جريان سه بعدي در اطراف پايه استوانه اي شكل
2-بررسي الگوي جريان در جلو و پشت پايه و نحوه تشكيل گردابه هاي نعل اسبي و دنباله دار
3-بررسي تغييرات شرايط مرزي ديواره پايه بر روي تغييرات الگوي جريان و ابعاد و نحوه شكل گيري گردابه هاي نعل اسبي و دنباله دار.
4-تعيين تنش هاي برشي بستر ناشي از جريان
5-بررسي تغيير الگوي آبشستگي ناشي از جريان در اطراف پايه استوانه اي شكل با گذشت زمان


فهرست مطالب
فصل اول    5
چشم انداز پژوهش    5
1-1)مقدمه    6
1-2)اهداف تحقيق حاضر    7
فصل دوم    9
مفاهيم كلي جريان و آبشستگي اطراف پايه پل و مروري بر تحقيقات گذشته    9
2-1)مقدمه    10
2-2)انواع آبشستگي    10
2-3)انواع مختلف آبشستگي موضعي در پايه هاي پل    12
2-3-1) آبشستگي آب زلال    12
2-3-2)آبشستگي بستر فعال    12
2-4)الگوي جريان    13
2-4-1)رژيم هاي جريان    14
2-4-2)جريان اطراف يك شمع نازك    15
2-4-3)پيچك هاي نعل اسبي در جريان دائم    15
2-4-4)پيچك نعل اسبي خطي و آرام در مقابل پيچك نعل اسبي آشفته    19
2-4-5)تنش برشي بستر در زير يك پيچك نعل اسبي    19
2-4-6)جريان پيچك دنباله دار    20
2-5)آستانه حركت ذرات    21
2-6)اعمال ضرائب اطمينان در طراحي جهت محافظت پايه پل در برابر آبشستگي موضعي    22
2-6-1ملويل و ساترلند(1988)    23
2-7)روشهاي كنترل و كاهش آبشستگي موضعي    24
2-7-1)استفاده از سنگ چين    24
2-7-2 ) استفاده از طوقه    25
2-7-3) استفاده از شكاف پايه    27
فصل سوم    29
معادلات حاكم بر جريان و مدل هيدروديناميك    29
3-1)روش هاي حل عددي معادلات جريان    30
3-1-1)مقدمه    30
3-2)روش حجم مجدود و معادلات بقا    31
3-2-1)معادله بقاي جرم يا معادله پيوستگي    32
3-2-2)معادله بقاي مومنتم    33
3-3)طبقه بندي جريان    35
3-3-2) جريان آشفته    37
3-4) معادلات انتگرال گيري شده در لايه ها    41
3-5-2)تنش برشي داخلي    43
3-6)كاربرد معادله پيوستگي براي لايه سطحي    43
3-7)تعيين نوع حل معادلات حاكم بر جريان    47
3-8)گسسته سازي معادلات حاكم    48
3-9)گسسته سازي معادلات سه بعدي جريان    51
3-9-1)معادله پيوستگي    51
3-9-2) گسسته سازي معادله پيوستگي براي لايه سطحي    54
3-9-3) گسسته سازي معادلات مومنتم    55
3-9-3-1)معادله مومنتم در جهت x    55
3-10-2)شرط مرزن تقارن    57
3-10-2-1)جزئيات صفر كردن سرعت عمود بر سطح و تشكيل سرعت مماسي    57
3-10-3)شرط مرزي بالا دست در ورودي جريان    58
3-10-4)شرط مرزي پايين دست در خروجي جريان    58
3-10-5)شرط مرزي سطح آزاد    59
3-11)توليد شبكه    59
3-11-1)مقدمه    59
3-11-2)روش هاي شبكه سازي    59
3-11-3)شبكه سازي به روش معادلات ديفرانسيل بيضوي    60
فصل چهارم    64
معادلات حاکم بر انتقال رسوب و مدل انتقال رسوب    64
4-1)مدل آبشستگی    65
4-1-1)مُدل های انتقال رسوب    65
4-1-2)تنش برشی بحرانی بستر    66
4-1-3)تأثیر شیب بستر بر روی پارامتر بحرانی شیلدز    67
4-1-3-1)شیب عرضی    67
4-1-3-2)شیب طولی    68
4-1-3-2)تدثیر توأمان شیب عرضی و طولی    69
4-2)انتقال بار بستر    71
4-3)تغييرات تراز بستر    72
4-4)مدل عددي آبشستگي    73
4-4-1)گسسته سازي معادله پيوستگي انتقال رسوب    73
فصل پنجم    74
نتايج مدل هاي هيدروديناميك و رسوب    74
5-1)مقدمه    75
5-2)برنامه تحليل جريان و رسوب    75
5-2-1)روند اجراي برنامه رايانه‌اي    75
5-3)ارزيابي مدل عددي ارائه شده و دامنه كاربرد آن    77
5-3-1)نتايج و صحت سنجي مربوط به مدل هيدروديناميك    77
فصل ششم : نتيجه گيري    99
6-1)خلاصه مطالب     100
6-2)نتايج به دست آمده     100
فصل هفتم : مراجع    103
7-1 مراجع    104


فصل اول

چشم انداز پژوهش

1-1)مقدمه
امروزه مسئله آبشستگي يكي از مسائل مهم در مهندسي رودخانه و سواحل مي باشد. قرارگيري سازه هاي مختلف در مسير جريانات رودخانه اي مستلزم تعبيه پايه هايي در اين مناطق بوده، در نتيجه اين پايه ها همواره در معرض آبشستگي قرار خواهند داشت. پايه پل ها و اسكله ها، خطوط لوله، موج شكن قائم و يا سازه هاي تركيبي (مانند سكوهاي ساحلي و ...) از جمله سازه هايي هستند كه در رودخانه ها و يا سواحل دريا تحت تأثير پديده آبشستگي قرار مي گيرند.
به طور كلي هنگامي كه سازه ها درون يك رودخانه يا محيط ساحلي قرار مي گيرند، تغييراتي را در الگوي جريان به وجود مي آورند كه اين تغييرات معمولاً باعث افزايش ظرفيت انتقال رسوب در محيط آبي شده و در نهايت منجر به ايجاد پديده آبشستگي خواهند شد. تعيين عمق آبشستگي از اين جهت داراي اهميت مي باشد كه اولاً بيانگر ميزان پتانسيل تخريب جريان در اطراف سازه بوده و ثانياً در طراحي ابعاد فونداسيون سازه هايي كه در مسير جريان آب قرار دارند نقش تعيين كننده اي را ايفا مي كنند.
آبشستگي در واقع نوعي فرسايش است كه در اثر جريان آب و يا امواج در اطراف پايه ها به وجود مي آيد. هنگامي كه برآيند نيروهاي وارده از طرف جريان و يا موج بر ذرات بستر از نيروي مقاوم بيشتر باشد و بر آن غلبه نمايد ذره مورد نظر عملاً به حركت در مي آيد. با كنده شدن و يا غلطيدن اين ذره و ذرات بعدي در سطح، و به تدريج در عمق، آبشستگي به وقوع مي پيوندد. اين نوع آبشستگي در واقع  نوعي گود شدن قيفي شكل است كه در مجاورت پايه ها رخ مي دهد. چنانچه اين گودي تا پي ادامه يابد، مي تواند باعث خطرات جدي براي سازه باشد.
از اين رو پيشگويي الگوي آبشستگي براي ايمني طراحي سازه هايي كه در معرض جريان قرار دارند امري ضروري است. اما وجود جدا شدگي سه بعدي جريان و توليد گرداب هاي مختلف در اطراف اين پايه ها مسئله را پيچيده كرده و اين پيچيدگي به دليل اثر متقابل بين جريان و مرز متغير در طي روند آبشستگي و توسعه گودال آبشستگي، افزايش مي يابد. به همين دليل با وجود تحقيقات گسترده اي كه توسط پژوهشگران در اين زمينه انجام شده، هنوز تئوري دقيقي در اين باره ارائه نگرديده است. از آنجايي كه دقت پيشگويي الگوي آبشستگي به طور بسيار زيادي به شناخت الگوي جريان اطراف سازه  حركت رسوب محدوده گودال آبشستگي وابسته است، بررسي هاي بيشتر بر روي اين عوامل مهم براي حصول نتايج بهتر امري ضروري است.
در پروژه هاي تحقيقاتي سه روش اساسي براي مطالعه و بررسي هيدروديناميك جريان  آبشستگي در اطراف پايه هاي پل وجود دارد: (1) اندازه گيري محلي، (2)استفاده از مدل هاي فيزيكي و (3) مدل سازي عددي معادلات حاكم بر جريان و انتقال رسوب .
در كشور ما تعداد معدودي پروژه هاي تحقيقاتي در زمينه بررسي آبشستگي اطراف پايه هاي پل با استفاده از مدل هاي فيزيكي انجام شده است اما بايد به اين نكته اشاره كرد كه متأسفانه تعداد تحقيقات جهت بررسي هيدروديناميك جريان و آبشستگي با استفاده از مدل هاي عددي بسيار نادر مي باشد يا با فرض هاي ساده شونده فراواني صورت گرفته است كه توانايي كافي در شبيه سازي جريان و انتقال رسوب ندارند.
1-2)اهداف تحقيق حاضر
با توجه به مطالب ذكر شده در بالا در تحقيق حاضر ابعاد مختلف جريان سيال در اطراف پايه پل و آبشستگي ناشي از آن تحت اثر جريان هاي ماندگار با استفاده از مدل عددي بررسي شده است.
مدل هاي عددي ابزار توانمندي براي مدل سازي و مطالعه پديده هاي مربوط به ديناميك سيالات مي باشند. از جمله مزيت آن ها كم هزينه بودن، سرعت عمل زياد و قابليت نقل و انتقال آن به پروژه هاي ديگر است. با توجه به اين موارد در اين تحقيق به مدل سازي سه بعدي جريان در اطراف پايه پل پرداخته شده است. معادلات حاكم بر هيدروديناميك جريان، معادلات متوسط زماني ناوير- استوكس براي جريان آشفته بوده كه با فرض توزيع فشار هيدرواستاتيكي مي باشد. با توجه به شرايط مرزي نسبتاً پيچيده پايه استوانه اي براي گسسته سازي معادلات حاكم از روش حجم محدود استفاده شده است. شبكه بندي ميدان فيزيكي با استفاده از شبكه بندي به روش معادلات ديفرانسيل بيضوي (معادله پواسون) صورت گرفته است. در معادلات هيدروديناميك جريان، براي مدل سازي آشفتگي از نظريه ويسكوزيته گردابي افقي و قائم در عمق و در لايه ها استفاده شده است. جهت بررسي پديده آبشستگي مدل انتقال رسوب بار بسترون رايان  مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه نتايج مدل سازي عددي با نتايج به دست آمده از نتايج تجربي و عددي ديگر محققين مقايسه شده است. عمده ترين اهداف اين تحقيق عبارتند از:
1-بررسي جريان سه بعدي در اطراف پايه استوانه اي شكل
2-بررسي الگوي جريان در جلو و پشت پايه و نحوه تشكيل گردابه هاي نعل اسبي و دنباله دار
3-بررسي تغييرات شرايط مرزي ديواره پايه بر روي تغييرات الگوي جريان و ابعاد و نحوه شكل گيري گردابه هاي نعل اسبي و دنباله دار.
4-تعيين تنش هاي برشي بستر ناشي از جريان
5-بررسي تغيير الگوي آبشستگي ناشي از جريان در اطراف پايه استوانه اي شكل با گذشت زمان

فصل دوم

مفاهيم كلي جريان و آبشستگي اطراف پايه پل و مروري بر تحقيقات گذشته

2-1)مقدمه
در پنج دهه اخير، علم هيدروليك انتقال رسوب پيشرفت گسترده اي كرده است. شيلدر (1936)نخستين فردي بود كه به طور سيستماتيك حركت نخستين يا شروع حركت ذرات رسوب را مورد مطالعه قرار داد كه نتايج تحقيقات او تا به امروز در بحث بار بستر كاربرد گسترده اي دارد. در اين فصل، قبل از پرداختن به پيشينه تحقيقات انجام گرفته درباره آبشستگي، مفاهيم كلي جريان و آبشستگي و انواع آن توضيح داده خواهد شد. سپس مروري بر مطالعات انجام شده تئوري، آزمايشگاهي و عددي در مورد آبشستگي موضعي اطراف پايه پل انجام مي شود. در نهايت، مطالعات مبتني بر روشهاي كنترل و كاهش اين پديده بررسي مي شود.

نظري براي اين محصول ثبت نشده است.


نوشتن نظر خودتان

براي نوشتن نظر وارد شويد.

محصولات ذیل قبلا توسط مشتریان محصول فوق خریداری شده است.
محصولات
نظر سنجي
نظرتون در مورد ویکی پروژه چیه؟
  •   مراحل ثبت نام خیلی زیاده!
  •   مطلب درخواستیم رو نداشت!
  •   ایمیل نداشتم که ثبت نام کنم!
  •   مطلبی که میخواستم گرون بود!
نظرنتيجه