بررسی تاثیرالمان زبری در وجه بالادست پایه پل بر جریان‌های پایین رونده با استفاده از آنالیز طیف قدرت

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی شمس، گنبد ، ایران

2 دانشکده مهندسی عمران ، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

3 دانشکده علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

استفاد از زبری در بدنه بالادست و پایین‌دست پایه‌ی پل‌ها تاثیر مستقیم بر کاهش آبشستگی خواهد داشت. از این رو، در جهت تعیین شرایط بهینه، تعداد 108 آزمایش به ازای شرایط مختلف زبری نصب شده برای بررسی تاثیر بر آبشستگی اطراف پایه پل طرح‌ریزی شد. مقایسه‌ها بین مدل‌های زبری پیوسته و ناپیوسته نشان داد، با اجرای ناپیوسته زبری مستطیلی و مثلثی میزان حداکثر عمق آبشستگی به صورت محسوسی کاهش پیدا کرد. در نهایت، با استفاده از آنالیز طیف قدرت و به کارگیری داده‌های سرعت‌سنجی، به بررسی میزان قدرت مولفه‌های سرعت در نقطه‌ی بیشینه آبشستگی پرداخته شد. نتایج نشان داد، بیشترین مقدار شدت‌آشفتگی در زمان بیشترین مقدار طیف قدرت رخ خواهد داد. بررسی داده‌های سرعت نشان می‌دهد، سرعت در جهت قائم در حالت پایه پل بدون زبری بیشترین مشارکت را در افزایش شدت آشفتگی را در جلوی پایه‌ی پل ایفا می‌کند. همچنین به ازای ناپیوسته کردن زبری، باعث تغییر در ساختار گردابه‌های پایین‌رونده به سمت جلو می‌شود. که در نهایت باعث تغییر مشارکت سرعت‌ها در ماکزیمم مقدار آشفتگی می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Turbulence structures and sediment transport of the different countermeasure roughness of the squire bridge pier

نویسندگان [English]

  • Amin Mahmudi Moghadam 1
  • Saeed Salehi 2
  • Tayeb Sadeghigar 3
1 Factulay of Civil Engineering Department, Shams Institute of Higher Education, Gonbad, Iran
2 Factulay of Civil Engineering Department, Ferdowsi University Mashhad, Iran
3 Department Physical Oceanography, Faculty of Marine Sciences, TarbiatModares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The laboratory experiments were carried out to investigate the hydraulics, turbulence structure, and sediment removal capacity of bridge pier with different adjusted roughness. Four experimental models of the roughness were employed to measure the effect of the geometry of the roughness on the scour hole formation and depth. Asl, the effects of roughness geometry on the turbulence structure and local erosion through the bridges were studied for one sand sediment sizes. The three-dimensional velocity profiles and turbulent characteristics of flow downstream and upstream of the bridge pier were measured by Acoustic Doppler velocimetry (ADV) technique due the different adjusted roughness. After filtration process by Win ADV software V program, the contour plots of the turbulence kinetic energy were depicted due to triangular roughness. The maximum longitudinal eroded section which is commonly was located by bridge pier corners were measured through the experiments. The results of the scour hole measurements indicate that due to increasing the length of the roughness the scour hole depth values were decreased; however, the increasing the vertical distance have same effect on the scour hole formation. Furthermore, the different geometry of the employed roughness illustrate that the triangular roughness has less scour hole depth compared by other experimental models with same hydraulic condition. The detailed information on the magnitude, distribution, and probability of turbulence structure were extracted from time-series data using power spectrum. The turbulence data were compared with the topography of upstream erosion. Analysis of the power spectrum density function indicated that the discontinuous adjusted roughness remarkably decreases the downward energy level of vortexes at the upstream of bridge pier which is supposed that the gap opening through the roughness can increase downward jets impact. It seems that this condition decreases the turbulence kinetic energy near the bed elevation at the upstream face of squire bridge pier.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scour hole
  • turbulence
  • Reynolds stress
  • Sediment transport
  • power spectrum