مدل سازی عددی بررسی تاثیر وجود یا عدم وجود سطح آزاد بر جریان اطراف پایه استوانه‌ای

پایه‌های پل و جریان اطراف آن‌ها به‌دلیل اهمیت فراوانشان در سازه‌های هیدرولیکی همواره توجه ویژه بوده‌ اند. درمطالعه حاضر با استفاده از مدلسازی عددی با استفاده از مدل آشفتگی rng به بررسی جریان‌های آشفته در اطراف پایه استوانه‌ای پل با سطح آزاد (free-surface) و بدون سطح آزاد (rigid-lid) پرداخته می ‌شود. هدف اصلی، مدلسازی عددی جریان در اعداد فرود زیر بحرانی 0.10، 0.15، 0.20، 0.25 و 0.30 در هر دو حالت سطح آزاد و بدون سطح آزاد است. با توجه به نتایج به‌دست آمده و مقایسه آن‌ها، در مدلسازی با عدد فرود 0.25 و 0.30 تغییرات دو حالت با و بدون سطح آزاد در مقایسه با یکدیگر نمایان تر است. تفاوت سرعت جریان رو به پایین در جلوی پایه به‌ازای عدد فرود 0.30 برای جریان با سطح آزاد در مقایسه با جریان بدون سطح آزاد 10 درصد است. اختلاف مقدار حداکثر سرعت در صفحه افقی در اطراف پایه در صفحه افقی به‌ازای عدد فرود 0.30 در دو مدلسازی 20 درصد است. با افزایش عدد فرود جریان طول جدایش در بالادست جریان به مقدار جزئی افزایش می ‌یابد. همچنین مقدار طول جدایش در پایین‌دست، برای دو مدلسازی با و بدون سطح آزاد در تمامی اعداد فرود با یکدیگر تفاوت دارد و مقدار آن برای اعداد مختلف فرود، حدود 11 درصد است.

numerical modeling to investigate the effect of the presence or absence of a free surface on the flow around the cylindrical pier

due to their critical importance in hydraulic structures, bridge piers and the flow around them have always been a subject of special interest. in the present study, numerical modeling using the rng turbulence model is employed to investigate turbulent flows around a cylindrical bridge pier under both free-surface and rigid-lid conditions. the primary objective is to numerically model the flow at subcritical froude numbers of 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, and 0.30 in both free-surface and rigid-lid scenarios. based on the obtained results and their comparison, the differences between the free-surface and rigid-lid conditions become more pronounced at froude numbers of 0.25 and 0.30. for instance, at a froude number of 0.30, the difference in the downward flow velocity in front of the pier is 10% between the free-surface and rigid-lid cases. additionally, the maximum horizontal velocity around the pier differs by 20% between the two models at the same froude number. as the froude number increases, the separation length upstream of the pier slightly increases. furthermore, the separation length downstream differs between the free-surface and rigid-lid models across all froude numbers, with an average difference of approximately 11% for the tested froude numbers.