استادان راهنما
 

دکتر نادر هاتف
 

دکتر ناصر طالب­بیدختی
 

 
بهمن 1390
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
 
بررسی عددی تاثیر ژئوبگ‏ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل‏ها
 
به کوشش
هاجر حسینی
 
در این تحقیق تاثیر ژئوبگ­ها بر کنترل آب‏شستگی کوله پل‏ها با بهره گرفتن از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد مطالعه قرار­گرفته است. ژئوبگ­ها کیسه­هایی از جنس ژئوتکستایل هستند که با مصالحی مانند ماسه، بتن و یا مصالح حاصل از لایروبی رودخانه­ها پر می­شوند. 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 بهره گرفتن از نرم­افزار FLOW-3D جریان و فرسایش رسوبات اطراف کوله پل‏ها و تاثیر ژئوبگ­ها و ژئومت­ها (ژئوبگ بزرگ) بر کاهش عمق آب‏شستگی مدل­سازی شد. از این نرم­افزار برای حل معادلات سه بعدی نویر-استوکس به روش مشتقات محدود (finite difference) استفاده شده­است. مدل آشفتگی RNG برای مدل­سازی میدان جریان در اطراف کوله، محلی که گردابه­های نعل اسبی تشکیل شده و جریان آشفته غالب است، به کار برده شده­است. تصدیق صحت و دقت نرم­افزار با بهره گرفتن از نتایج مدل آزمایشگاهی جریان و فرسایش اطراف کوله بدون لایه محافظ با دیواره قائم مورد بررسی قرار گرفت. در روند مدل­سازی 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 شبیه­سازی­های صورت گرفته، لایه­های ژئوبگ و ژئومت از کوله پل در برابر فرسایش به خوبی محافظت کرده ولی باعث انتقال فرسایش به پایین­دست کوله می­شوند. 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
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول
 
 
عنوان                                           صفحه
 
جدول 2-1- ضریب شکل‏های کوله پل‏ها 25
جدول 2-2- ضریب راستای جریان برای زوایای مختلف برخورد   26
جدول 2-3- ضرائب رابطه پیشنهادی Melville (1992، 1995، 1997)   36
جدول 3-1- پارامتر پایداری برای سیستم های مختلف   49
جدول 5-2- پارامتر sheilds برای سیستم های مختلف 49
جدول 5-3-مقادیر پیشنهادی برای ضریب KT. 50
جدول 3-4-الف- ضخـامت معـادل سیستم‌های پر شده از ماسه
(H=1 m) (Pilarczyc، a-2000) 57
جدول 3-4-ب- ضخـامت معـادل سیستـم‌های پر شده از ماسه (H=2 m)   57
جدول 5-1- جزئیات شبکه‏بندی شبیه‏سازی‏ها 73
جدول 5-2- میانگین سرعت و عمق جریان و میزان خطا برای شبکه‏بندی‏های مختلف 75
جدول 5-3- مقایسه مقادیر عمق متوسط، سرعت متوسط برای fs,co=0.0005
و fs,co=0.002. 76
جدول 5-4- مقادیر ماکزیمم عمق آب‏شستگی مدل‏های شبیه‏سازی   81
جدول 5-5- عمق آب‏شستگی موضعی اطراف کوله قائم محافظت شده توسط ژئومت 83
جدول 5-6- جزئیات شبکه‏بندی مدل کوله باله‏ای 85
جدول 5-7- مقایسه کارایی لایه‏های ژئومت با ضخامت مختلف در کنترل آب‏شستگی 95
جدول 5-8- مقایسه کارایی لایه‏های ژئومت با عرض مختلف در کنترل آب‏شستگی 98
 
 
 
فهرست شکل‎ها