شبیه سازی عددی پدیده آب شستگی اطراف پایه استوانه ای در مقیاس آزمایشگاهی و بررسی اثر طوقه در کاهش آب شستگی با رویکردی اویلری-لاگرانژی

حضور پایه در مسیر جریان آب باعث ایجاد یک جریان سه بعدی پیچیده در اطراف پایه می شود که می تواند منجر به آب شستگی پیرامون پایه گردد. یکی از اصول مهم در طراحی ایمن پایه های پل تخمین بیشترین عمق حفره آب شستگی می باشد. در این تحقیق مدل سازی مناسب پدیده آب شستگی پایه استوانه ای با استفاده از نرم افزار اپن فوم و داده های آزمایشگاهی بدست آمده از آزمایشگاه انجام شد. به این منظور از دو مدل برای شبیه سازی پدیده آب شستگی استفاده گردید. در این دو مدل عددی تاثیر فعال سازی کوپلینگ و تغییر مدل پسا بر پروفیل بستر، بررسی شد. مدل اول با روش غیر کوپل و مدل پسا کروی شبیه سازی شد. مدل دوم با روش کوپل شده و با تغییر مدل پسا کروی به غیر کروی انجام گردید. در مدل اول میزان خطا قابل توجه بوده است ولی در مدل دوم نتایج دارای تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی می باشد. نتایج نشان می دهد که بیشترین مقدار عمق آب شستگی تعادلی در مقطع عرضی در مدل عددی دوم و آزمایشگاهی با 6 درصد اختلاف بر هم منطبق اند. در فاز دوم به منظور بررسی پارامترهای تاثیرگذار بر کاهش آب شستگی، از سه مدل عددی که شامل پایه ساده و پایه همراه با طوقه در دو تراز مختلف می باشد، استفاده شد. نتایج نشان می دهد که طوقه در تراز 3/5 و 4 می توانند به ترتیب 49/2 درصد و 29/7 درصد از بیشترین عمق آب شستگی بکاهند. برخلاف اغلب تحقیقات پیشین، در این پژوهش مدل های عددی پایه ساده و پایه طوقه دار با رویکرد اویلری-لاگرانژی انجام گردید و به منظور مدل سازی آشفتگی از روش کا-امگا استفاده شد.