بررسی تجربی اثر نیروی باد بر شکل هندسی عرشه ی پل و تاثیر بال و پره روی عرشه

برای بهبود عملکرد آیرودینامیکی پل های جعبه ای، ابزارات گوناگونی روی عرشه استفاده می شود. از جمله این ابزارات، پره راهنما و بال راهنما می باشد. دلیل استفاده از پره راهنما، کاهش گردابه های پایین دست عرشه و به تبع آن کاهش ارتعاش عرشه ناشی از دفع گرداب می باشد. دلیل استفاده از بال راهنما، آرام کردن جریان در امتداد عرشه می باشد که این، می تواند باعث افزایش سرعت بحرانی ارتعاش گردد. در این تحقیق، تاثیر پره و بال راهنما روی فرکانس گردابه های پایین دست عرشه، عدد استروهال و ضریب پسا بصورت تجربی بررسی می شود. ابتدا، تاثیر عدد رینولدز روی پارامترهای مذکور بررسی شد. نتایج نشان داد که تغییرات عدد رینولدز، تاثیری در مشخصات آیرودینامیکی عرشه پل ندارد. بنابراین می توان نتایج آزمایشگاهی روی مدل را با نتایج واقعی مطابقت داد. پس از بررسی تاثیر پره راهنما، نتایج نشان دهنده ی این مطلب می باشد که مدل عرشه بدون پره، مینیمم مقدار ضریب پسا را دارد. با قرار دادن پره روی مدل، ضریب پسا افزایش می یابد و هر چه به تعداد پره ها افزوده شود، مقدار ضریب پسا افزایش می یابد. در دو حالتی که پره در زیر مدل عرشه قرار داده می شود، فرکانس گردابه و به تبع آن عدد استروهال کاهش می یابد. در حالتی که یک جفت پره در زیر مدل قرار داده می شود، فرکانس گردابه و عدد استروهال حدود 20 % و در حالتی که دو جفت پره در زیر مدل قرار داده می شود، فرکانس گردابه و عدد استروهال حدود 50 % کاهش می یابد. در مودهای بالاتر، فرکانس های طبیعی عرشه به یکدیگر نزدیک می شود و ممکن است در یک مود، دو فرکانس با هم برابر شود. حال اگر فرکانس دفع گرداب افزایش یابد، باعث نزدیک شدن به فرکانس عرشه در مودهای بالاتر می شود و اگر این اتفاق بیفتد، ارتعاش عرشه همزمان در دو مود رخ خواهد داد که این خطرناک ترین حالت برای پل می باشد. قرارگیری بال در لبه های عرشه، باعث کاهش ضریب پسا می شود. در حالتی که بال در لبه ی جلویی و عقبی عرشه قرار می گیرد، بیشترین کاهش ضریب پسا بدست می آید که در این حالت، ضریب پسا نسبت به عرشه بدون بال، تا 51 % هم کاهش می یابد. وجود بال اگرچه باعث کاهش ضریب پسا می گردد اما افزایش عدد استروهال را نیز به همراه دارد. نهایتا می توان اینگونه بیان کرد که وجود دو جفت پره در زیر عرشه و بال در لبه ی جلویی و عقبی عرشه، بهینه ترین حالت نسبت به حالت های بررسی شده می باشد.