بررسي فرسايش در پايه هاي با مقاطع مربعي ومستطيلي اسكله هاي عمود بر دهانه ورودي بندرگاه

Investigation in water scouring of square and rectangular cross sections piles of piers perpendicular to the harbor entrance

وقوع پديده‌ي آبشستگي در اطراف سازه‌هاي هيدروليكي، يكي از اصلي‌ترين عوامل تخريب اين سازه‌ها بوده و هر ساله باعث اعمال خسارات فراوان مالي در جهان مي شود. وجود سازه اسكله در مقابل دهانه ورودي بندرگاه به علت ورود بخشي از امواج دريا به داخل بندرگاه و موج ايجاد شده ناشي ازعبور كشتي‌ها، باعث بوجود آمدن جريانات سه بعدي پيچيده در اطراف پايه‌هاي اسكله شده و تحت تاثير اين جريانات نرخ فرسايش و رسوب گذاري بستر تغيير يافته و باعث آبشستگي موضعي مي‌گردد. در مدلسازي‌هاي عددي كه تا به حال انجام شده است ميزان آبشستگي به صورت تابعي از پارامترهاي جريان شامل سرعت جريان، عمق و پارامترهاي هندسي مانند قطر پايه و دانه بندي بدست مي‌آيد. در اين مقاله علاوه بر بررسي پارامترهاي قبلي تاثير ميزان چرخش در فرايند آبشستگي بستر در اطراف پايه‌هاي اسكله برآورد گرديده و به طريق مناسب اعمال شده است. با توجه به وجود جريان‌هاي سه بعدي اطراف سازه‌هاي هيدروليكي نظير جريان‌هاي پايين رونده جلوي پايه و به منظور در نظر گرفتن نقش آنها در آبشستگي موضعي، در اين مقاله از يك مدل سه بعدي كامل موجود جهت شبيه سازي هيدروليكي جريان اطراف سازه‌ها بهره گرفته شده است. براي در نظر گرفتن مرزهاي واقعي در پايه هاي اسكله، مش‌بندي مورد استفاده به صورت ساختدار و منحني الخط بر مرزها در امتداد افق و قائم مي‌باشد. در عمق نيز با توجه به تغييرات زماني تراز آب و بستر، از سيستم مختصات سيگما براي مش بندي استفاده مي‌شود.

Occurrence of water scouring phenomenon around hydraulic structures is one of the most essential factors that destroys and consequently losses of the financial each year. Existence of pier structure in front of the entrance of harbor, causes to generate three dimensional (3D) flows around the piles of piers (due to entrance of wave into the harbor and the result of ships movements) and causes erosion, sedimentation of basin and localized water scouring. In numerical modelings that have been done so far, rate of water scouring is a function of flow parameters such as flow velocity, depth and geometrical parameters like diameter of the piles and granulation. In this paper, in addition to the study of previous parameters, we can estimate amount of affect of rotation in water scouring process around the piles of piers. In this article, according to the existence of 3D flows around hydraulic structures such as downwards flows in front of piles and in order to consider the role of flows in water scouring a complete 3D model is used for hydraulic flow simulation around the structures. To consider the actual boundaries of the piles of piers, the structural mesh and curvelinear border method (along the horizontal and vertical) is used. Due to changes in depth and sea bottom, the Sigma coordinate system is used to mesh.