مطالعه عددی اثر گرفتگی تدریجی در بتن نفوذپذیر بر الگوی جریان سیال و پخش آلودگی حل‌شده در آن

در سال‌های اخیر، بتن نفوذپذیر بعنوان روسازی جدید در پیاده‌روها، پارکینگ‌ها، راه‌ها و شانه‌ جاده‌ها در کنترل روان‌آب، جمع‌آوری هدفمند آن و همچنین جلوگیری از گسترش آلودگی‌های سطحی و حتی کاهش آلودگی صوتی نقش قابل توجهی داشته‌است. از مهمترین چالش‌هایی که در کاربرد اینگونه روسازی‌ها باعث تغییر عملکرد و کاهش بازدهی آن شده که کمتر مورد توجه قرارگرفته، ایجاد گرفتگی در منافذ بتن نفوذپذیر به سبب وجود آلودگی‌ها در روان‌آب‌ها است. ایجاد گرفتگی در بتن نفوذپذیر به شکل قابل ملاحظه‌ای الگوی جریان و همچنین نحوه پخش مواد حل‌شده در آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. با وجود اهمیت فراوان این موضوع در شناخت عمیق نحوه عمل‌کرد این نوع بتن تاکنون مطالعه جامعی برای بررسی اثر گرفتگی تدریجی بتن نفوذپذیر بر الگوی جریان و میدان سرعت، تغییر پیچ و خم مسیر عبور جریان و همچنین چگونگی پخش آلودگی انجام نشده است لذا در این مطالعه اثر ایجاد گرفتگی تدریجی بر عوامل مذکور مورد بررسی قرارگرفت. با توجه به این هدف هندسه‌ای دوبعدی بعنوان مدلی از بتن نفوذپذیر در حالت بدون گرفتگی ایجاد شد و با تغییر هندسه در پنج مرحله گرفتگی تدریجی بتن نفوذپذیر مدلسازی شد. با گسسته‌سازی دامنه محاسباتی و معادلات انتقال مومنتم و انتقال جرم به روش دینامیک سیالات محاسباتی، شبیه‌سازی برای مدل‌های مذکور انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش تدریجی گرفتگی و کاهش تخلخل بتن نفوذپذیر، توزیع میدان سرعت، پیچ و خم مسیر و همچنین توزیع غلظت آلودگی در جریان سیال به نحوی تغییر کرد که سبب ایجاد و و همچنین افزایش نواحی کم سرعت، افزایش طول پیچ و خم مسیر و همچنین به‌دام افتادن و تجمع آلودگی در داخل بتن نفوذپذیر شد. علاوه بر این، نتایج نشان داد با افزایش گرفتگی، پتانسیل بتن نفوذپذیر برای انسداد کامل افزایش یافته و عمل‌کرد آن‌را به‌شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد.

numerical study of the effect of gradual clogging on the function of permeable concrete

permeable concrete, which has recently been used as a new flooring in pavements, parking lots, roadways, and shoulders, has played an important role in surface runoff control, designed storage, avoiding surface pollution spread, and even noise pollution reduction. researchers in this field have noted clogging of the pores of permeable concrete as one of the most significant challenges in the application of such pavements, significantly reducing their efficiency. since there seems to be no numerical work studying the effect of gradual clogging of permeable concrete on the velocity field, tortuosity, or how pollutant is transported and dispersed, the effect of gradual clogging on these parameters is explored in this study. two dimensional geometry was created as a non clogging permeable concrete that gradually got clogged as the geometry was changed in five levels. simulations for the five mentioned models were carried out by discretizing the computational domain as well as the equations of momentum and mass transfer using the computational fluid dynamics method. the results show that as the level of clogging increases, the porosity of the permeable concrete decreases, and the velocity field distribution, tortuosity, and pollutant concentration distribution in the fluid flow change in such a way that low velocity areas are formed and increased. tortuosity, as well as the entrapment and storage of pollutants within the concrete, expand. the findings also show that as clogging grows, permeable concrete becomes more susceptible to full blockage, as does the rate of clogging, and its performance declines dramatically.all rights reserved to iranian society of structural engineering.