Sediment particles and turbulent flow simulation around bridge piers

• Autorzy: Pasiok R. , Stilger-Szydło E.

Warianty tytułu

PL

Rozmycia i symulowanie przepływu turbulentnego przy filarach mostowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Scientific surveys regarding the mechanisms of transportation of bed material grains from the scour hole are undersupplied in literature. This work takes into account the mechanisms behind a local scour, associated with a bridge pier impact. In order to gather information about the flow field, an appropriately formulated numerical model of flow was used, the so-called LES (large-eddy simulation). The numerical analyses carried out in this work, examining the mechanisms of the transportation of bed material grains by means of a suitably formulated flow model, constitute theoretical background for the analysis of velocity fields around bridge piers. Those analyses will come in handy during hydraulic computations of bridges.

PL

Brakuje w literaturze opracowań naukowych z zakresu badań mechanizmów transportu ziaren materiału dna z dołu rozmycia. Niniejsza pracę należy zaliczyć do prac nowatorskich. Rozpatruje ona mechanizmy rozmywania lokalnego, związanego z istnieniem filaru mostowego. Do zdobycia informacji o polu przepływu wykorzystano odpowiednio sformułowany numeryczny model przepływu, tzw. symulację dużych wirów (LES - large-eddy simulation). Przeprowadzone w niniejszej pracy analizy numeryczne, badające mechanizmy transportu ziaren materiału dna z wykorzystaniem odpowiednio sformułowanego numerycznego modelu przepływu, stanowią teoretyczne podstawy analiz pola prędkości wokół filarów mostów. Analizy te będą pomocne przy obliczeniach hydraulicznych mostów.

Słowa kluczowe

EN

bridge piers; bed scour; particles; turbulent flow model

PL

symulacja przepływu; filary mostu

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, no 2
• Strony: 67--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pasiok R.

autor

Stilger-Szydło E.

• Institute of Geotechnics and Hydrotechnics, Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Ashworth P.J., Bennett S.J., Best J.L., McLelland S.J.: Coherent flow structures in open channels, John Wiley & Sons, 1996.
• [2] Berselli L.C., Iliescu T., Layton W.J.: Mathematics of large eddy simulation of turbulent flows, Springer-Verlag, 2006.
• [3] Breusers H.N.C., Raudkivi A.J.: Bubbles, drops and particles, Academic Press, 1991.
• [4] Clift R., Grace J.R., Weber M.E.: Bubbles, drops and particles, Academic Press, 1978.
• [5] de Villiers E.: The potential of large eddy simulation for the modelling of wall bounded flows, PhD thesis, Imperial College of Science, Technology and Medicine, London – not published yet (private correspondence), 2006.
• [6] Dey S., Raikar R.V.: Characteristics of horseshoe vortex in developing scour holes At piers, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 133, No. 4, 2007, pp. 399–413.
• [7] Ferziger J.H., Peric M.: Computational methods for fluid dynamics, Springer, 1999.
• [8] Graf W.H., Istiarto I.: Flow pattern in the scour hole around a cylinder, Journal of Hydraulic Research, Vol. 40, No. 1, 2002, pp. 13–20.
• [9] Issa R.I.: Solution of the implicitly discretized fluid flow equations by operator splitting, Journal of Computatinal Physics, Vol. 62, 1986, pp. 40–65.
• [10] Kirkil G., Constantinescu G., Ettema R.: The horseshoe vortex system around a circular bridge pier on equilibrium scoured bed, ASCE Conference Proceedings, Vol. 173, 2005, pp. 414–414.
• [11] Leszczyński J.S.: Dyskretny model dynamiki zderzeń ziaren w przepływach materiałów granulowanych, Wydawnictwa Politechniki Częstochowskiej, 2005.
• [12] Liu X., Garcia M.H.: Numerical simulation of local scour with free surface and automatic mesh deformation, In: Examining the Confluence of Environmental and Water Concerns, IAHR, 2006.
• [13] Nordin N.P.A.: Complex chemistry modelling of diesel spray combustion, PhD thesis, Chalmers University of Technology, 2001.
• [14] Pasiok R., Popow A.: A numerical free surface flow model in the analysis of a bed stability at piers, Proceedings of XXIV International School of Hydraulics, Gdańsk, 2004.
• [15] Sagaut P.: Large eddy simulation for incompressible flows, Springer, 1998.
• [16] Stilger-Szydło E.: Posadowienia obiektów infrastruktury transportu lądowego. Teoria –projektowanie – realizacja, DWE, Wrocław, 2005.
• [17] Unger J., Hager W.: Down-flow and horseshoe vortex characteristics of sediment embedded bridge piers, Experiments in Fluids, Vol. 42, No. 1, 2007, pp. 1–19.
• [18] Van der Vorst H.A.: Bi-CGSTAB: a fast and smoothly converging variant of Bi-CG for the solution of non-symmetric linear systems, SIAM Journal of Scientific Computing, Vol. 13, No. 2, 1992, pp. 631–644.
• [19] Weller H., Tabor G., Jasak H., Fureby C.: A tensorial approach to computational continuum mechanics using object oriented techniques, Computers in Physics, Vol. 12, No. 6, 1998, pp. 620–631.
• [20] Wilcox D.: Turbulence modelling for CFD, DCW Industries Inc., 2000.
• [21] The decree of the ministry of transportation and marine economy, 30.05.1998, concerning technical conditions required from road engineering structures and their location, DzU (Law Gazette), 3.08.2000.
• [22] Melville B.W., Coleman S.E.: Bridge scour, Water Resources Publications, Colorado, USA, 2000.