12916

12916

شبيه‌سازي ميدان جريان و آب‌شستگي در اطراف گروه‌شمع با استفاده از مدل عددي SSIIM

كارشناسي ارشد

عمران - سازه‌هاي هيدروليكي

اسفند ماه 1392

اسفند ماه 1392

دكتر عباس قاهري - دكتر سيد مصطفي سيادت‌موسوي

چكيده برآورد عمق آب‌شستگي و فهم الگوي جريان اطراف پايه مي‌تواند كمك زيادي به طراحي ايمن پايه كند. در اين مطالعه از مدل عددي SSIIM به عنوان يك مدل ديناميك محاسباتي سيالات (CFD) براي مدل‌سازي همزمان جريان و رسوب در اطراف تك‌شمع و گروه‌شمع در معرض جريان استفاده شده است. از داده‌ها و نتايج آزمايشگاهي مربوط به تك‌شمع و دو پايه‌ي كنار يكديگر به عنوان يك حالت گروه‌شمع براي صحت‌سنجي اين مدل استفاده شده است. در اين مدل معادلات سه‌بعدي ناوير-استوكس براي جريان به همراه مدل‌هاي آشفتگي k-ε و k-ω حل شده و از خروجي‌هاي محاسبات جريان براي معادلات انتقال رسوب استفاده شده است. مقايسه‌ي نتايج آب‌شستگي مدل SSIIM با نتايج آزمايشگاهي نشان‌دهنده‌ي مقدار خطاي كم‌تر اين مدل نسبت به روابط تجربي موجود براي عمق آب‌شستگيِ حداكثر است. بررسي عددي و گرافيكي الگوي جريان و عمق‌هاي آب‌شستگي نسبت به زمان‌هاي مختلف از آغاز شبيه‌سازي در هر دو حالت تك‌پايه و دو پايه نيز انجام شد و مشخص شد كه با گذشت زمان از اجراي شبيه‌سازي، از شدت جريان رو به پايين در جلوي پايه كاسته مي‌شود. همچنين بررسي عددي الگوي جريان بيان‌گر اين است كه مدل عددي SSIIM جريان‌هاي رو به پايين و نزديك‌شونده به پايه را با دقت مناسبي محاسبه مي‌كند، اما در بررسي الگوي آب‌شستگي دو پايه مشخص شد كه اين مدل، اثر گردابه‌هاي دنباله‌اي در پشت پايه‌ها و اثر تداخل گردابه‌هاي نعل‌اسبي بين پايه‌ها را بيش از واقعيت در نظر گرفته و مقادير عمق‌هاي آب‌شستگي در اين نواحي بيش از مقادير واقعي است. الگوي آب‌شستگي حاصل از به كارگيري مدل آشفتگيk-ε دقت بسيار بهتري نسبت به الگوي آب‌شستگي حاصل از به كارگيري مدل k-ω در پيرامون دو پايه دارد. واژه‌هاي كليدي: آب‌شستگي، مدل‌سازي، مدل عددي SSIIM، گروه‌شمع، تك‌پايه