انجمن آب و فاضلاب ایران علوم و مهندسی آب و فاضلاب 2588-3941 10 2 2025 06 22 Numerical Study of the Flow Skew Angle Impact on the Flow Pattern of Complex Bridge Piers شبیه‌سازی عددی تأثیر زاویه برخورد جریان بر الگوی جریان حول پایه‌های پل مرکب 29 42 221301 10.22112/jwwse.2025.493782.1422 FA معصومه رستم آبادی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد بوئین زهرا، بوئین زهرا، ایران. 0000-0003-1698-211X حمیدرضا سماع دانش‌آموخته دکتری، گروه مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران. 0009-0000-3811-1118 سید حسین مهاجری دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران. 0000-0002-8056-293X Journal Article 2024 12 16 Most studies on complex bridge piers have focused on scour around the piers, with less attention paid to the turbulent flow pattern resulting from changes in the flow impact angle. In the present study, a numerical simulation of the flow pattern around composite bridge piers was conducted for angles of 10, 30, 50, 70, and 90 degrees relative to the flow direction. The simulations were performed using Flow-3D software. After verifying the numerical model, the flow pattern and shear stress around the piers were examined. Velocity vector analysis showed that four regions can be distinguished around the column for all angles. First, the stagnation region, where the flow hits the column. Second and Third, regions on both sides of the column, where vortex flow is formed around the vertical axis; and Fourth, the saddle region, which is formed at the boundary between region two and the downstream flow. The change in the flow impact angle affected the extent and position of these areas; at an angle of 90 degrees, areas 2 and 3 are entirely similar, and at an angle of 10 degrees, area 4 is not formed. The investigation of shear stress showed that, in general, the shear stress around the piers increased with increasing angle. Specifically, compared to the zero-degree angle, the bed shear stress increased by 65, 135, 170, 173, and 202 percent for angles of 10 to 90 degrees, respectively. The shear stress around the first-row piers is always higher than that around the second-row piers; for an angle of 90 degrees, the average shear stress around the second-row piers is 45 percent of that around the first-row piers. However, this ratio is higher for other angles, reaching up to about 58 percent. اکثر مطالعات مربوط به پایه­های پل مرکب بر آب‌شستگی حول پایه­ها متمرکز بوده است و توجه کم‌تری بر الگوی جریان آشفته با تغییر زاویه برخورد جریان به پایه­ها معطوف‌شده است. در مطالعه حاضر شبیه­سازی عددی الگوی جریان حول پایه­های پل مرکب با زوایای 10، 30، 50، 70 و 90 درجه نسبت به جهت جریان انجام ‌شده است. برای این منظور، شبیه‌سازی عددی در نرم­افزار Flow3D انجام شد و پس از صحت­سنجی مدل عددی، الگوی جریان و تنش برشی حول پایه­ها بررسی شد. برای کلیه زوایا، بررسی بردارهای سرعت نشان‎داد در اطراف ستون چهار ناحیه قابل‌تشخیص است. اول ناحیه سکون در محل برخورد جریان به ستون است، نواحی 2 و 3 در دو طرف ستون که جریان گردابی حول محور قائم در آن‌ها شکل گرفته‎است و ناحیه چهار که ناحیه زینی است و در مرز ناحیه شماره 2 و جریان پایین­دست به‌وجود آمده است. تغییر زاویه برخورد جریان با پایه­ها، گستردگی و موقعیت این نواحی را تحت‎تأثیر قرارداده است، به‌طوری‌که در زاویه 90 درجه نواحی 2 و 3 کاملاً مشابه و برای زاویه 10 درجه، ناحیه 4 تشکیل نشده است. بررسی تنش برشی نشان داد به‌طورکلی تنش برشی حول پایه­ها با افزایش زاویه، بیش‌تر شده است؛ به‌طوری‌که از زاویه 10 تا 90 درجه به‌ترتیب 65، 135، 170، 173 و 202 درصد تنش برشی بستر نسبت به زاویه صفر درجه افزایش یافته است. همواره تنش برشی حول پایه­های ردیف اول بیش‌تر از تنش برشی حول پایه­های ردیف دوم است؛ به­طوری‌که به‎ازای زاویه 90 درجه، تنش برشی متوسط حول پایه­های ردیف دوم نسبت به پایه­های ردیف اول 45 درصد است، اما به‎ازای زوایای دیگر این نسبت بیش‌تر و تا حدود 58 درصد است. https://www.jwwse.ir/article_221301_dc83ff008dac4d96e9fae90f40f57d32.pdf