Patrones de erosión local alrededor de un pilar de puente con envoltura de cable
Autores: Muhawenimana, Valentine; Foad, Nadine; Ouro, Pablo; Wilson, Catherine A. M. E.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Patrones de erosión local alrededor de un pilar de puente con envoltura de cable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Rendimiento
Medidas de contrarresto de la erosión del lecho alterando el flujo del cable
Reducción de la erosión
Morfología del lecho
Campo de flujo
Cables en espiral
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El rendimiento de las contramedidas de escorrentía alteradora del flujo con cables fue evaluado experimentalmente en función de la reducción de la erosión, la morfología del lecho y los efectos en el campo de flujo. Se comparó un pilar no protegido de 40 mm de diámetro con pilares protegidos con cables en espiral (de 2, 4, 6, 8 y 10 mm de diámetro) envueltos en un ángulo de 15 grados para dos tamaños de sedimento del lecho con tamaños de grano mediano de 0.86 y 1.83 mm, para un número de Reynolds del cilindro de 7120. La profundidad de la erosión se redujo hasta un 52 por ciento gracias a los cables en comparación con el caso del pilar no protegido, una reducción que aumentó con el incremento del diámetro del cable para ambos lechos de sedimento. La profundidad de la erosión y la deposición de sedimento variaron según el tamaño del sedimento, donde el agujero de erosión fue hasta un 45 por ciento más profundo para el lecho de sedimento más fino que para el lecho más grueso. Las estadísticas de velocidad y turbulencia mostraron que los cables atenuaron el flujo dentro del agujero de erosión al disminuir el flujo descendente y el vórtice en forma de herradura, mientras que en el caso del sedimento más fino, la energía cinética turbulenta promediada espacialmente y las tensiones cortantes de Reynolds fueron respectivamente hasta 1.4 y 1.8 veces más altas para el pilar no protegido que para el pilar protegido, lo que resultó en una reducción de la profundidad de la erosión. La presencia del cable también redujo la frecuencia de desprendimiento de vórtices en la estela del pilar, como lo indica un número de Strouhal de alrededor de 0.175. Los resultados demuestran el potencial del enhebrado de cables como una contramedida de erosión alteradora del flujo para reducir la erosión en pilares de puentes.
Descripción
El rendimiento de las contramedidas de escorrentía alteradora del flujo con cables fue evaluado experimentalmente en función de la reducción de la erosión, la morfología del lecho y los efectos en el campo de flujo. Se comparó un pilar no protegido de 40 mm de diámetro con pilares protegidos con cables en espiral (de 2, 4, 6, 8 y 10 mm de diámetro) envueltos en un ángulo de 15 grados para dos tamaños de sedimento del lecho con tamaños de grano mediano de 0.86 y 1.83 mm, para un número de Reynolds del cilindro de 7120. La profundidad de la erosión se redujo hasta un 52 por ciento gracias a los cables en comparación con el caso del pilar no protegido, una reducción que aumentó con el incremento del diámetro del cable para ambos lechos de sedimento. La profundidad de la erosión y la deposición de sedimento variaron según el tamaño del sedimento, donde el agujero de erosión fue hasta un 45 por ciento más profundo para el lecho de sedimento más fino que para el lecho más grueso. Las estadísticas de velocidad y turbulencia mostraron que los cables atenuaron el flujo dentro del agujero de erosión al disminuir el flujo descendente y el vórtice en forma de herradura, mientras que en el caso del sedimento más fino, la energía cinética turbulenta promediada espacialmente y las tensiones cortantes de Reynolds fueron respectivamente hasta 1.4 y 1.8 veces más altas para el pilar no protegido que para el pilar protegido, lo que resultó en una reducción de la profundidad de la erosión. La presencia del cable también redujo la frecuencia de desprendimiento de vórtices en la estela del pilar, como lo indica un número de Strouhal de alrededor de 0.175. Los resultados demuestran el potencial del enhebrado de cables como una contramedida de erosión alteradora del flujo para reducir la erosión en pilares de puentes.