Today climate change is one of the most significant threats and global issues that should be concerned. It causes the increased number of natural disasters such as hurricanes, storms, typhoons and floods. Under these critical hydrological conditions, transportation infrastructure includes bridges easily got submerged, damaged and lead to its failures. Evaluation of bridge stability, hydrodynamic forces acted to bridges and understanding the complex flow behavior in particular during and after flooding plays an important role to estimate the probability of failure risks for existing bridges and optimal design of future bridges. In the present paper, the turbulent flow with high Reynolds number over a fully submerged bridge deck with various length-to-thickness ratios is numerically investigated by using ANSYS FLUENT. The blockage and submergence ratios are defined as 0.23 and 2, respectively. The realizable k–epsilon model and volume of fraction (VOF) is applied to predict the complex water surface profiles over the bridge deck and turbulence characteristics including backwater effect upstream of the bridge. Effects of the aspect ratio to the drag coefficient are studied.

В настоящее время изменение климата является одной из самых серьезных угроз и глобальных проблем. Оно вызывает увеличение числа стихийных бедствий, таких как ураганы, штормы, тайфуны и наводнения. В этих критических гидрологических условиях, транспортная инфраструктура, включающая в себя мосты, легко подтапливается, повреждается и разрушается. Оценка устойчивости моста, определение гидродинамических сил, действующих на мосты, и понимание сложного режима потока во время и после затопления, играют важную роль в определении вероятности возникновения рисков аварии для существующих мостов и оптимальной конструкции будущих мостов. В настоящей работе турбулентный поток с большим числом Рейнольдса над подтопленным настилом моста с различным соотношением длины к толщине был численно исследован с использованием программы ANSYS FLUENT. Соответственно, коэффициенты поджатия потока и затопления равны 0,23 и 2. Используемая k–эпсилон модель и объем фракции (VOF) были применены для прогнозирования совокупности профилей свободной поверхности воды над настилом моста и характеристики турбулентности, включая влияние подпора в верхнем бьефе моста. Была изучена зависимость соотношения длины к толщине настилов мостов от коэффициента сплошности конструкций.

• Numerical simulation of the turbulent flow over submerged bridge decks
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
  • 3. Results and Discussion
  • 4. Conclusions
• Численное моделирование турбулентных потоков над подтопленными настилами мостов

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. № 1 (85), 2019. — 1 файл (14,9 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j19-231.pdf>.