Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein AfzaliMehr
حسین افضلی مهر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Somayeh Soltani gerdefaramarzi
سمیه سلطانی گردفرامرزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1387
It is common for engineers to use countermeasures to protect hydraulic structures against scour. This study aims to explore the effect of jet injection through the pier body and a combined system of jet injection and bed suction as a pier-scour countermeasure around a circular pier in a laboratory flume. Laboratory experiments were conducted in two different flow depths (10.5 and 28 cm) using 1-jet and 3-jet injections, different jet locations and angles between the jets with bed suction rate Q s /Q 0 = 2%, in turbulence flow and clear water scouring conditions. The experimental data showed that the most optimal case in terms of pier-scour depth reduction occurred for lower flow depth, higher jet flow rate and angle between the jets equal to 90°. Also, the bed suction modifies the effect of jet scouring and reduces the local scour and sediment traort at the pier. The results of velocity profiles showed that jet(s) reduces the turbulent characteristics and vertical component of velocity, causing a decrease in the strength of the down flow. A quadrant analysis for the Reynolds stresses values revealed that the sweeps and ejections are the main contributions on the Reynolds shear stress production in the near-bed flow. Keywords : Jet, pier scour, bed suction, turbulence, quadrant analysis, flow-altering countermeasure.
بر اساس تحقیقات انجام شده بیش از نیمی از پل ها در اثر وقوع سیل تخریب و ویران می شوند که علت عمده آن، آب شستگی موضعی اطراف پایه ها است. استفاده از سنگ چین، طوق، باله دلتایی شکل، شمع های حفاظتی، شالوده یا پی، گروه پایه های ناقص یا کامل، ایجاد شکاف در بدنه پایه و یا ترکیبی از روش های مذکور، تمهیداتی هستند که برای جلوگیری و کاهش عمق آب شستگی موضعی در اطراف پایه های پل پیشنهاد شده اند. به طور کلی آب شستگی موضعی اطراف پایه پل بدلیل وجود جریان رو به پائین در بالادست پایه و تشکیل گرداب های نعل اسبی در اطراف پایه است که در نتیجه جدائی لایه مرزی است. تزریق جت (اضافه شدن انرژی جنبشی) یا مکش (حذف ذرات سیالی که انرژی جنبشی آنها به دلیل اصطکاک کاهش یافته است) از روش های مفید برای جلوگیری از جدائی لایه مرزی است. در این تحقیق، با استفاده از مدل های آزمایشگاهی و تکنیک های کنترل لایه مرزی، تاثیر تزریق جت (تعداد، ارتفاع، زاویه و دبی جت) از بدنه پایه استوانه ای، تاثیر مکش ازکف کانال و تاثیر همزمان جت پایه و مکش کف بر آب شستگی موضعی اطراف پایه در دو عمق 28 و 5/10 سانتی متر و در شرایط آب شستگی آب زلال بررسی شده است. نتایج نشان داد که در آزمایش های کاربرد جت به تنهائی، بیشترین کاهش عمق آب شستگی برای عمق جریان کوچکتر، دبی جت بزرگتر، ارتفاع جت کمتر و زاویه بین جت 90 درجه اتفاق می افتد. در آزمایش های کاربرد فقط مکش از کف کانال، نتایج نشان داد که مکش باعث کاهش آب شستگی و نرخ انتقال رسوب گردیده است و بیشترین مقدار کاهش عمق آب شستگی در عمق جریان کوچکتر بدست آمد. در آزمایش های کاربرد همزمان جت پایه و مکش بستر، مکش اثر جت را بهبود بخشید و باعث کاهش عمق، مساحت، حجم و شیب بالادست حفره آب شستگی به ترتیب تا حدود 50%، 20%، 39% و 39% برای بهترین شکل سیستم ترکیبی کاربرد جت و مکش به عنوان روشی برای کاهش آب شستگی گردید. هم چنین بررسی پروفیل های سرعت و مولفه های ساختار جریان نشان می دهد که تزریق جت و کاربرد مکش، مشخصات توربولانس درون حفره آب شستگی و مولفه جریان رو به پائین در بالادست پایه را کاهش داده و باعث کاهش قدرت جریان رو به پائین و تغییر محل آن از سطح بستر و تضعیف گرداب های نعل اسبی در اطراف پایه شده است. همچنین آنالیز کوادرانت برای تعیین سهم تنش رینولدز نشان داد رخداد غالب sweep سپس ejection بعد از آن outward و به دنبال آن inward در کل عمق جریان بوده است و در نزدیک بستر، sweep و ejection بیشترین سهم در تولید تنش رینولدز را دارا هستند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی