کاربرد روش عددی و مدل شبه دوبعدی SKM در برآورد تنش برشی اطراف پایه استوانه ای همراه با صفحات مستغرق

Abstract

بررسی توزیع تنش برشی به جهت برآورد ابعاد حفره آبشستگی در اطراف پایه های پل از اهمیت زیادی برخوردار است. ولی مروری بر پژوهش های انجام شده نشان می دهد که بررسی تنش برشی، اطراف پایه های حفاظت شده توسط روش های مختلف کنترل آبشستگی، از توجه کافی پژوهشگران برخوردار نبوده است. در این پژوهش یک مدل عددی سه بعدی برای مطالعه روند تغییرات تنش برشی پیرامون پایه پل همراه با صفحات مستغرق مورد استفاده قرار گرفته است. از طرفی به دلیل دشوار بودن محاسبه مقادیر تنش برشی در طبیعت، پژوهشگران روش هایی برای محاسبه غیرمستقیم این عامل ارائه نموده اند که یکی از این روش ها، استفاده از مدل شبه دوبعدی شینو و نایت (SKM) می باشد. در این پژوهش الگوی توزیع تنش برشی اطراف پایه با وجود تعداد مختلفی از صفحات (6 و 4، 2)، با دو زاویه قرارگیری نسبت به جریان (20و 30 درجه) و در شدت جریان 95/0 (شدت جریان بحرانی)، با هر دو روش مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج هر دو مدل نشان می دهد که قرارگیری صفحات تاثیر به سزایی در کاهش سرعت جریان حین عبور از صفحات داشته و در نتیجه کاهش تنش برشی بستر در اطراف پایه را به دنبال دارد. همچنین بررسی تعداد و زاویه قرارگیری صفحات، نشان داد که تعداد 6 صفحه نسبت به 2 و 4 صفحه و همچنین زاویه 30 درجه نسبت به زاویه 20 درجه کارایی بهتری دارد به نحوی که تنش برشی را به میزان 12-15 درصد کاهش می دهد.