شبیه سازی عددی هیدرولیکی هندسی آبشستگی در پایه پلهای بتنی - مطالعه موردی

فهرست:

چکیده  ١

مقدمه  ٢ فصل اوّل : مقدّمه و کلیات

١-١- کلیّات  ٤

١-٢- تعریف آبشستگی ٥

١-٣- انواع آبشستگی ٦

١-٣-١- آبشستگی عمومی (کّلی ٧

١-٣-٢- آبشستگی موضعی (محّلی ٨

١-٤- مکانیزم آبشستگی ٩

١-٥- بررسی کلی مراحل مختلف پدیده آبشستگی در پایه پل  ١٠

١-٦- ضرورت تحقیق  ١٢

١-٧- معرّفی فصل های پایان نامه  ١٤

فصل دوم : سابقه تحقیق

٢-١- مقدّمه  ١٥

٢-٢- پل کابلی بر روی رودخانه مجاور کانال LANCA   ص16

٢-٢-١- نتایج مدل عددی ١٨

٢-٣- مطالعات آبشستگی در پل های ایالت آلاسکای آمریکا ٢١

٢-٣-١- پل جدید رودخانه Knik در آزاد راه Old Glenn نزدیک Palmer   ص25

٢-٣-١-١- هندسه پل  ٢٧

٢-٣-١-٢- پارامترهای به کار رفته در مدل  ٢٧

٢-٣-١-٣- شرایط حاصل شده توسط مدل  ٢٨

٢-٣-١-٤- محاسبات آبشستگی در اثر تنگ شدگی ٢٩

٢-٣-١-٥- محاسبات آبشستگی موضعی در پایه ها ٣٣

٢-٣-١-٦- مقایسه نتایج محاسبات آبشستگی به کمک مدل یک بعدی و آبشستگی مشاهده شده

در شرایط واقعی ٣٤

٢-٣-٢- پل رودخانه Tanana در Big Delta     ص36

٢-٣-٢-١- توصیف سایت مطالعاتی آبشستگی ٣٨

٢-٣-٢-٢- توصیف نقشه برداری سایت و اطّلاعات صحرایی بدست آمده در زمان مطالعات  ٤٠

٢-٣-٢-٣- محاسبات مربوط به پروفیل سطح آب  ٤٢

٢-٣-٢-٤- محاسبات مربوط به آبشستگی ٤٥

٢-٣-٣- پل رودخانه Tanana در آزادراه Parks در منطقه Nenana     ص52

٢-٣-٣-١- توصیف سایت مطالعاتی آبشستگی ٥٢

٢-٣-٣-٢- توصیف نقشه برداری سایت و اظّلاعات صحرایی بدست آمده به عنوان ورودی مدل  ٥٦

٢-٣-٣-٣- ساختن و کالیبراسیون مدل یک بعدی ٥٨

٢-٣-٣-٤- ساختن و کالیبراسیون مدل دو بعدی ٦٠

٢-٣-٣-٥- محاسبات مربوط به آبشستگی ٦٣

٢-٣-٣-٦- مقایسه کّلی مدل یک بعدی HEC-RAS و مدل دو بعدی RMA2      ص65

فصل سوّم : معرّفی نرم افزار SSIIM

٣-١- مقدّمه  ٧١

٣-٢- محدودیت های برنامه  ٧٢

٣-٣- مدل عددی SSIIM در یک نگاه کّلی ٧٣

٣-٤- آشنایی با انواع فایل ها در نرم افزار SSIIM      ص75

٣-٤-١- فایل boogie     ص75

٣-٤-٢- فایل koordina و koomin       ص76

٣-٤-٣- فایل control     ص77

٣-٤-٤- فایل geodata   ص78

٣-٤-٥- فایل bedrough     ص78

٣-٤-٦- فایل inflow    ص79

 ٣-٤-٧-  فایل result    ص80

٣-٤-٨- فایل interpol و interres     ص81

٣-٤-٩- فایل conres    ص82

٣-٤-١٠- فایل timei و timeo     ص83

٣-٥- روند مورد استفاده در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)  85

٣-٦- محاسبه جریان آب در SSIIM و معادلات حاکم بر میدان جریان  ٨٧

٣-٦-١- تقریب Boussinesq از لزجت گردابه ای ٨٨

٣-٦-٢- مدل آشفتگی k-ε    ص88

٣-٦-٢-١- مزایا و معایب مدل آشفتگی k-ε     ص90

٣-٦-٣- تأثیر تغییرات چگالی    ٩٠

٣-٧- قانون دیوارها    ٩٠

٣-٨- تأثیر غلظت رسوب بر جریان آب    ٩١

٣-٩- محاسبات جریان رسوب در SSIIM و معادلات حاکم بر میدان جریان  ٩٢

٣-١٠- انفصال معادلات حاکم بر میدان جریان آب و رسوب  ٩٥

٣-١٠-١- انفصال معادله انتقال -پخش  ٩٦

٣-١٠-١-١- الگوی قاعده توانی (POW)    96

٣-١٠-١-٢- الگوی جهتمند مرتبه دوّم (SOU)   97

٣-١١- مجموعه های اطّلاعاتی موجود در فایل control     ص98

٣-١١-١- مجموعه اطّلاعاتی F    ص98

٣-١١-٢- مجموعه اطّلاعاتی G     ص103

٣-١١-٣- مجموعه اطّلاعاتی S     ص107

٣-١١-٤- مجموعه اطّلاعاتی I      ص108

٣-١١-٥- مجموعه اطّلاعاتی N     ص108

٣-١١-٦- مجموعه اطّلاعاتی B    ص108

٣-١١-٧- مجموعه اطّلاعاتی W     ص109

٣-١١-٨- مجموعه اطّلاعاتی K     ص110

فصل چهارم : نتایج و بحث

٤-١- مقدّمه  ١١٢

٤-٢- مطالعات آزمایشگاهی  ١١٣

٤-٢-١- شبیه سازی سه بعدی میدان جریان و رسوب در اطراف پایه استوانه ای

تحت جریان غیر دائمی با استفاده از مدل عددی SSIIM      ص113

٤-٢-٢- نتایج شبیه سازی عددی آبشستگی در پایه پل های به کمک هیدروگراف جریان  ١١٧

٤-٢-٢-١- بحث در مورد نمودارهای بدست آمده از نتایج مدل عددی و مدل آزمایشگاهی ١٢٠

٤-٢-٣- نمایش خروجی های بدست آمده از مدل عددی سه بعدی SSIIM تحت شرایط جریان غیر

دائمی شکل (٤-١-ج ) به عنوان نمونه و بررسی آنها ١٢٣

٤-٢-٣-١- بررسی کیفی تنش برشی در اطراف پایه استوانه ای در زمان های مختلف با استفاده از نتایج

مدل عددی سه بعدی SSIIM       ص128

٤-٢-٣-٢- بررسی کیفی سرعت های افقی و قائم در اطراف پایه استوانه ای با استفاده از نتایج

 مدل عددی  سه بعدی SSIIM          ص129

٤-٢-٤- بررسی تأثیر پارامتر هندسی قطر پایه بر عمق آبشستگی متعادل  ١٣٣

٤-٢-٤-١- شرایط آزمایشگاهی و کالیبراسیون مدل عددی  ١٣٤

٤-٢-٤-٢- شبیه سازی میدان جریان و رسوب در اطراف پایه استوانه ای به کمک مدل عددی سه

بعدی SSIIM          ص135

٤-٢-٤-٣- نتایج مدل عددی        ١٣٦

٤-٢-٥- بررسی تأثیر شکاف در کاهش عمق آبشستگی در پایه های استوانه ای   ١٣٩

٤-٢-٥-١- شبیه سازی عددی آبشستگی در پایه استوانه ای با در نظر گرفتن اثر شکاف  ١٤٠

٤-٣- مطالعه موردی ١٤٢

٤-٣-١- توصیف پل ٥٢٤ رودخانه Tanana در Big Delta و سایت مطالعاتی آبشستگی ١٤٣

٤-٣-٢- توصیف نقشه برداری سایت و اطّلاعات صحرایی بدست آمده در زمان مطالعات  ١٤٨

٤-٣-٣- روش مدل سازی سایت مورد مطالعه  ١٥٣

٤-٣-٣-١- کالیبراسیون مدل عددی سه بعدی SSIIM         ص154

٤-٣-٣-٢- شبیه سازی میدان جریان و رسوب به کمک مدل عددی سه بعدی SSIIM     ص156

٤-٣-٣-٣- نتایج مدل عددی سه بعدی SSIIM     ص157

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات

٥-١- نتایج حاصل از شبیه سازی های عددی صورت گرفته  ١٦١

٥-٢- پیشنهادات جهت ادامه تحقیق  ١٦٣

منابع و ماخذ ١٦٥

چکیده لاتین  ١٧٠