پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل‏ها

پایان نامه بررسی عددی تاثیر ژئوبگ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل‏ها
پایان نامه کارشناسی ارشد
–

تعداد صفحه :138
چکیده

بررسی عددی تاثیر ژئوبگ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل‏ها

به کوشش
هاجر حسینی

در این تحقیق تاثیر ژئوبگ¬ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل‏ها با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد مطالعه قرار¬گرفته است. ژئوبگ¬ها کیسه¬هایی از جنس ژئوتکستایل هستند که با مصالحی مانند ماسه، بتن و یا مصالح حاصل از لایروبی رودخانه¬ها پر می¬شوند. با توجه به در دسترس بودن، هزینه کم و عدم نیاز به نیروی کار ماهر، استفاده از این مواد نسبت به مصالح سنتی بسیار مقرون به صرفه است. در این راستا، با استفاده از نرم¬افزار FLOW-3D جریان و فرسایش رسوبات اطراف کوله پل‏ها و تاثیر ژئوبگ¬ها و ژئومت¬ها (ژئوبگ بزرگ) بر کاهش عمق آب‏شستگی مدل¬سازی شد. از این نرم¬افزار برای حل معادلات سه بعدی نویر-استوکس به روش مشتقات محدود (finite difference) استفاده شده¬است. مدل آشفتگی RNG برای مدل¬سازی میدان جریان در اطراف کوله، محلی که گردابه¬های نعل اسبی تشکیل شده و جریان آشفته غالب است، به کار برده شده¬است. تصدیق صحت و دقت نرم¬افزار با استفاده از نتایج مدل آزمایشگاهی جریان و فرسایش اطراف کوله بدون لایه محافظ با دیواره قائم مورد بررسی قرار گرفت. در روند مدل¬سازی ابتدا جریان اطراف کوله تا رسیدن به حالت پایدار گسترش یافت و سپس اجازه فرسایش به مدل داده شد. نتایج شبیه‏سازی از نظر کمی و کیفی با مدل آزمایشگاهی از مطابقت خوبی برخوردار است. بر اساس شبیه-سازی¬های صورت گرفته، لایه¬های ژئوبگ و ژئومت از کوله پل در برابر فرسایش به خوبی محافظت کرده ولی باعث انتقال فرسایش به پایین¬دست کوله می¬شوند. همچنین تاثیر هندسه لایه ژئومت بر کاهش ماکزیمم عمق آب‏شستگی، و نیز کارایی لایه ژئومت در عمق آب، سرعت و اندازه ذرات رسوبی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت.

کلید واژگان: آب شستگی- کوله پل- دینامیک سیالات محاسباتی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه
1-1- انواع کوله پل‏ها، مکانیابی و ساخت 2
1-1-1- انواع کوله پل‏ها 2
1-1-2- مکانیابی کوله پل‏ها 3
1-1-3- ابعاد کوله و نحوه ساخت 4
1-2- میدان جریان 4
1-3- پروسه آب‏شستگی 6
1-3-1- آب‏شستگی کلی 6
1-3-2- آب‏شستگی کوله پل 7
1-4- معرفی تحقیق 8

فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین و تئوری تحقیق
2-1- مقدمه 11
2-2- طبقه بندی آب‏شستگی موضعی کوله پل‏ها 12
2-3- میدان جریان و تنش برشی بستر در محل کوله پل 13
2-4- پارامترهای تاثیرگذار بر آب‏شستگی کوله پل‏ها 16
2-4-1- طبقه بندی پارامترها 16
عنوان صفحه

2-4-2- آنالیز ابعادی 17
2-5- تاثیر پارامترهای مختلف بر عمق آب‏شستگی 18
2-5-1- سرعت جریان عبوری 18
2-5-2- عمق جریان عبوری 20
2-5-3- طول کوله، نسبت تنگ شدگی و نسبت دهانه 21
2-5-4- اندازه و دانهبندی رسوبات 22
2-5-5- شکل کوله 25
2-5-6- جهت قرارگیری کوله نسبت به جریان عبوری 26
2-5-7- هندسه آبراهه 27
2-5-8- تغییرات زمانی آب‏شستگی 28
2-6- تخمین عمق آب‏شستگی 31
2-6-1- رویکرد رژیم جریان 31
2-6-2- رویکرد تجربی 32
2-6-3- رویکرد تحلیلی یا شبه تجربی 37
2-7- مطالعات عددی آب‏شستگی اطراف کوله پل‏ها 38
2-8- روش‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های کنترل آب شستگی 40
2-9- نتیجه‏گیری 42

فصل سوم: ضوابط طراحی ژئوبگ‌ها
3-1- مقدمه 44
3-2- ضوابط کلی پایداری 44
3-2-1- پایداری در برابر بار موج 44
3-2-2- پایداری بار جریان 48
عنوان صفحه

3-3 -ضوابط پایداری ژئوبگ‌ها 52
3-3-1- بحث در مورد دانسیته نسبی 52
3-3-2- محافظت شیب 52
3-3-3- پایداری المان‌های تاج 56
3-4- ضابطه طراحی بر اساس بار جریان 57
3-5- پایداری ژئوبگ‌ها از منظر مکانیک خاک 57

فصل چهارم: معرفی نرم‏افزار FLOW-3D
4-1- مقدمه 59
4-2- مدل هیدرودینامیک 59
4-3- مدلسازی رسوب 62
4-4- مدل آشفتگی 66

فصل پنجم: نتایج شبیه‏سازی عددی
5-1- مقدمه 69
5-2- کالیبراسیون مدل و آنالیز حساسیت مش‏بندی 70
5-2-1- مشخصات مدل و نحوه شبکه‏بندی 70
5-2-2- نتایج شبیه‏سازی 73
5-2-2-1- نتایج شبیه‏سازی جریان 73
5-2-2-2- نتایج شبیه‏سازی رسوب 75
5-3- بررسی تاثیر ژئومت بر کنترل آب‏شستگی کوله با دیواره قائم 81
5-4- بررسی تاثیر ژئوبگ و ژئومت بر کنترل آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای 83
5-4-1- مشخصات مدل کوله باله‏ای 83

عنوان صفحه

5-4-2- نتایج شبیه‏سازی جریان و فرسایش اطراف کوله باله‏ای بدون
وجود لایه محافظ 85
5-4-3- نتایج شبیه‏سازی جریان و فرسایش اطراف کوله باله‏ای
محافظت شده با ژئوبگ 87
5-4-4- شبیه‏سازی جریان و فرسایش اطراف کوله بالهای محافظت شده
به وسیله ژئومت 91
5-5- تاثیر ضخامت و عرض لایه ژئومت بر کنترل آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای 93
5-6- بررسی اثر عمق جریان بر آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای بدون لایه
محافظ و کارایی کوله حفاظت شده با لایه ژئومت 98
5-7- مطالعه تاثیر سرعت جریان بر آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای
بدون لایه محافظ و کارایی کوله حفاظت شده با لایه ژئومت 100
5-8- بررسی تاثیر اندازه ذرات رسوبی و پارامتر شیلدز بر آب‏شستگی اطراف کوله باله‏ای بدون لایه محافظ و کارایی کوله حفاظت شده با لایه ژئومت و لایه ژئوبگ 102

فصل ششم: نتایج تحقیق و پیشنهادها
6-1- نتایج تحقیق 105
6-2- پیشنهادها برای کارهای آینده 106

فهرست منابع 107

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند