Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolreza Kabiri,Mohammad-Reza Chamani
عبدالرضا کبیری سامانی (استاد مشاور) محمدرضا چمنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Kamrani Rad
سعید کامرانی راد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Numerical simulation of temporal local scour pattern around a single cylindrical pier in clear-water conditon
Researches with regard to equilibrium depth of pier scour have been done in the past. On the other hand, the recent evaluation of damages to infrastructure due to floods has shown that the time-to-peak of a flood hydrograph is often shorter than what the scour process needs for the equilibrium depth to be reached. As a result, the modern trend in pier-scour research is the topic of time-evolution of local scour. Scour hole geometry, also known as scouring pattern, is another aspect of pier scour that has become appealing to researchers. Scour pattern can be used for damage assessments and schedules of future rehabilitation efforts. The numerical simulation of sediment traort processes is also a tool to be considered, as it is indeed more flexible and more cost-effective than experimental efforts. Owing to these facts, in the current research the numerical simulations of scour pattern evolution on beds constituting of sand and gravel have been done and verified using SSIIM 1 and experimental data. Experimental data; in a 2 (m) wide channel and a 0.2 (m) in diameter pier; used in these simulations presents the time evolution of scoured bed in a quantified manner which is suitable for comparing with the numerical simulations. To verify SSIIM 1, a sediment traort case in a horizontally contracted channel has been used . The results have shown that the numerical method used in this research, in both cases, is capable of simulating the time evolution of general geometry of the scour hole in a fairly good manner. On the other hand, moving toward the downstream of the pier, a discrepancy with the experimental data can be seen in the compared profiles and scour depth. Especially in the case of sand used as bed material, the scour pattern moves toward the walls of the channel in the sides of the pier. Due to the fact that SSIIM 1 uses the RANS equations with the k-? turbulence closure, it does not take into account the unsteady-flow structures behind the pier. The discrepancies seen in the downstream of the pier can be attributed to the unsteady-flow not being well computed.
در سال­های گذشته تحقیق­های زیادی در رابطه با عمق تعادل آب شستگی پایه انجام شده است. عمق تعادل آب شستگی پایه حداکثر عمقی است که در شرایط جریان و رسوب در اطراف پایه رخ می­دهد. این درحالی است که مطالعه­ی سیلاب­های مختلف محققین را به این نتیجه رسانده است که زمان عبور یک سیلاب کوتاه­تر از آن است که عمق آب شستگی به عمق تعادل برسد. از این‌رو نگرش جدید در مطالعه­ی پدیده­ی آب شستگی، مطالعه­ی توسعه­ی زمانی عمق آب شستگی است. مطالعه­ی توسعه­ی الگوی آب شستگی نیز برای ارزیابی میزان خسارت، تعمیر و نگه­داری سازه­ها در مقابل آب شستگی اهمیت زیادی دارد و در مطالعات کمتر به آن توجه شده است. از این جهت و باتوجه به پیشرفت­هایی که در زمینه­ی توان محاسباتی رایانه­ها صورت گرفته است، در این مطالعه توسعه­ی زمانی الگوی آب شستگی در بستر شنی و ماسه­ای اطراف پایه­ی استوانه­ای با قطر ثابت 2/0 متر شبیه­سازی عددی شده است. برای این منظور از کد عددی سیم 1 بهره گرفته شده است. نتایج این شبیه­سازی عددی با نتایج دو تحقیق آزمایشگاهی توسعه­ی زمانی الگوی آب شستگی در بستر شنی و ماسه­ای مقایسه شد. در این دو تحقیق آزمایشگاهی نتایج به­صورت توپوگرافی بستر در زمان­های مختلف و پروفیل­های بستر در زوایای مختلف در اطراف پایه ارائه شده است. برای استفاده از کد عددی سیم 1 ابتدا این نرم­افزار توسط مدل آزمایشگاهی آب شستگی در تنگ­شدگی صحت­سنجی شد. نتایج تحقیق نشان داد که کد عددی سیم 1 قابلیت خوبی در محاسبه­ی میزان آب شستگی در بالادست پایه با بستر شنی و ماسه­ای دارد. میزان خطا در پایین­دست پایه در هر دو بستر شنی و ماسه­ای به مراتب بیشتر از بالا­دست پایه است. میدان جریان حاصل از شبیه­سازی عددی به دلیل ماهیت معادلات رنس و گام زمانی حل عددی در مطالعه­ی حاضر، ساختار­های لحظه­ای جریان را برداشت نکرده است. این موضوع تأثیر زیادی بر الگو و عمق آب شستگی در پایین­دست پایه در هر دو شبیه­سازی نشان می­دهد. الگو و عمق آب شستگی در پایین­دست پایه در بستر شنی در زوایای­ 90 تا 135 درجه متفاوت از مدل آزمایشگاهی برآورد شده است. وسعت چاله­ی آب­شستگی در پایین­دست پایه در بستر ماسه­ای در شبیه­سازی عددی متفاوت از مدل آزمایشگاهی بر­آورد شده است. به­نظر می­رسد که کد عددی سیم 1 که در آن از معادلات رنس استفاده می­شود، ساختار­های ناپایدار جریان را در پایین­دست پایه به­درستی محاسبه نمی­کند و به تبع آن توسعه­ی زمانی الگوی آب شستگی به خصوص در پایین­دست پایه به­درستی برآورد نمی­شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی