Optimizing Pier Design to Mitigate Scour: A Comprehensive Review and Large Eddy Simulation Study

سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 99

فایل این مقاله در 20 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-16-7_001

تاریخ نمایه سازی: 27 خرداد 1402

چکیده مقاله:

Scour-induced sediment erosion poses a significant threat to the safety and longevity of infrastructure, including bridges, wind turbines, elevated buildings, and coastal infrastructure. Despite the well-known destructive consequences of scour, accurate models that capture the complexity of its dynamics remain elusive, impeding the development of effective countermeasures. We provide a comprehensive review of existing literature on scour dynamics and examine the fluid dynamics and bed shear stress surrounding bridge piers. We propose CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations with LES (Large-Eddy Simulation). The current paper demonstrate that LES is a more effective technique than RANS (Reynolds averaged Navier-Stokes) for investigating bridge scouring. The LES simulations study local scour induced effects and compare the findings with RANS simulation results. Besides, two countermeasures are modeled, delta vane and plate footings, to decrease scour around piers. The results show that both countermeasures effectively reduce the shear stress, and we also suggest a combination of a delta vane and a plate footing as a promising solution to reduce upstream and downstream bed shear stress. The paper highlights the importance of thorough investigations on bridge scouring and the need for effective countermeasures to protect infrastructure from scour-related damage or collapse. The recommended countermeasures hold significant promise to reduce construction and maintenance costs and extend infrastructure longevity.

نویسندگان

A. M. Aly

Louisiana State University, ۳۲۳۰ H Patrick F Taylor Hall, Baton Rouge, LA ۷۰۸۰۳, USA

F. Khaled

Louisiana State University, ۳۲۳۰ H Patrick F Taylor Hall, Baton Rouge, LA ۷۰۸۰۳, USA

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Ahmad, N., A. Kamath and H. Bihs (۲۰۲۰). ۳D numerical ...
  • Ali, K. and Q. Karim (۲۰۰۲). Simulation of flow around ...
  • Arneson, L., L. Zevenbergen and P. Clopper (۲۰۱۲). Evaluating scour ...
  • Ataie-Ashtiani, B. and A. Beheshti (۲۰۰۶). Experimental investigation of clear-water ...
  • Bhattacharya, S. and J. Gregory (۲۰۲۰). The effect of spatially ...
  • Bollaert, E. and A. Schleiss (۲۰۰۵). Physically based model for ...
  • Briaud, J., F. Ting, H. Chen, Y. Cao, S. Han ...
  • Chiew, Y. (۱۹۹۲). Scour protection at bridge piers. Journal of ...
  • Daido, A. and S. Yano (۱۹۹۵). Scour around bridge piers ...
  • Damroudi, M., K. Esmaili and S. H. Rajaie (۲۰۲۱). Effect ...
  • Dargahi, B. (۱۹۹۰). Controlling mechanism of local scouring. Journal of ...
  • Das, S., R. Das and A. Mazumdar (۲۰۱۳). Circulation characteristics ...
  • Dey, S., S. K. Bose and G. L. N. Sastry ...
  • Fisher, D., R. Koerner, W. Paterson, W. Dansgaard, N. Gundestrup ...
  • García, M. (۲۰۰۷). ASCE manual of practice ۱۱۰-sedimentation engineering: Processes, ...
  • Graf, W. and I. Istiarto (۲۰۰۲). Flow pattern in the ...
  • Imberger, J., D. Alach and J. Schepis (۱۹۸۳). Scour behind ...
  • Jain, S. and E. Fischer (۱۹۷۹). Scour around circular bridge ...
  • Jia, Y., M. Altinakar and M. S. Guney (۲۰۱۸). Three-dimensional ...
  • ۱۹۴۳-۷۹۰۰.۰۰۰۰۱۰۱Kirkil, G., S. G. Constantinescu and R. Ettema (۲۰۰۸). Coherent ...
  • ۲۰۱۲.۰۱.۰۱۴LeBeau, K. and S. Wadia-Fascetti (۲۰۰۷). Fault tree analysis of ...
  • ۱۰۶۱/(asce)۰۸۸۷-۳۸۲۸(۲۰۰۷)۲۱:۴(۳۲۰)Lee, S. and T. Sturm (۲۰۰۸). Scaling issues for laboratory ...
  • Lee, T., D. Jeng, G. Zhang and J. Hong (۲۰۰۷). ...
  • Lu, J., J. Hong, C. Su, C. Wang and J. ...
  • Melville, B. and A. Sutherland (۱۹۸۸). Design method for local ...
  • Mohamed, T., M. Noor, A. Ghazali and B. Huat (۲۰۰۵). ...
  • ۲۰۰۵.۱۱۹.۱۲۵Moncada-M, A., J. Aguirre-Pe, J. Bolívar and E. Flores (۲۰۰۹). ...
  • asej.۲۰۱۷.۰۸.۰۰۳Myrhaug, D. and H. Rue (۲۰۰۵). Scour around group of ...
  • sharif.edu/article_۱۶۲۸_۰a۹e۵۵۵c۸۹۸۸۸۱۵۰۸۱۷ade۶۹۸acb۹۸۱۷.pdfNurtjahyo, P., H. Chen, J. Briaud, Y. Li and J. ...
  • Olsen, N. and H. Kjellesvig (۱۹۹۸). Three-dimensional numerical flow modeling ...
  • Pasiok, R. and E. Stilger-Szydło (۲۰۱۰). Sediment particles and turbulent ...
  • Qi, W. and F. Gao (۲۰۱۴). Physical modeling of local ...
  • Rambabu, M., S. Rao and V. Sundar (۲۰۰۳). Current-induced scour ...
  • Rodi, W. (۱۹۹۷). Comparison of LES and RANS calculations of ...
  • Sheppard, D., G. Zhao and B. Ontowirjo (۱۹۹۵). Local scour ...
  • Singh, N. B., T. T Devi and B. Kumar (۲۰۲۲). ...
  • ۱۰۸۰/۰۹۷۱۵۰۱۰.۲۰۲۰.۱۷۵۲۸۳۰Sumer, B., N. Christiansen and J. Fredsøe (۱۹۹۳). Influence of ...
  • Tafarojnoruz, A., R. Gaudio and S. Dey (۲۰۱۰). Flow-altering countermeasures ...
  • The Use of Dam Break Model to Simulate Tsunami Run-up and Scouring Around a Vertical Cylinder [مقاله ژورنالی]
  • Tseng, M. H., C. L.Yen and C. C. S. Song ...
  • Zhang, Z. and B. Shi (۲۰۱۶). Numerical simulation of local ...
  • org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۱۷۷۱-۰۱۲-۱۰۰۱-xZhu, Z., P. Yu and Z. Liu (۲۰۱۴). On CFD ...
  • نمایش کامل مراجع