شبيه سازي عددي جريان غيردائم دوفازي اطراف دو استوانه دايره‌اي كنارهم و انتخاب مدل ‏آشفتگي بر اساس فركانس تشكيل گردابه

مقدمه: امروزه‎ ‎آبشستگي‎ ‎يكي‎ ‎از‎ ‎مسائل‎ ‎مهم‎ ‎در‎ ‎مهندسي‎ ‎رودخانه‎ ‎و‎ ‎همچنين‎ ‎مهندسي‎ ‎سواحل‎ ‎مي باشد.‏‎ ‎آبشستگي ‏نوعي‎ ‎فرسايش‎ ‎است‎ ‎كه‎ ‎در‎ ‎اثر‎ ‎جريان‎ ‎آب‎ ‎در‎ ‎اطراف‎ ‎پايه‌ ها‎ ‎به‎ ‎وجود‎ ‎مي‌آيد. بر‏‎ ‎اساس‎ ‎نتايج‎ ‎تحقيقات‎ ‎انجام‎ ‎شده،‎ ‎تخريب اكثر‎ ‎پل ‌هايي‎ ‎كه‎ ‎در‎ ‎رودخانه‌ ها‎ ‎بنا‎ ‎شده ‌اند‌ به علت‎ ‎آبشستگي‎ ‎بوده است.  براي تعيين عمق آبشستگي در مجاورت پايه نياز به ‏شناخت كافي اين پديده و الگوي جريان اطراف آن بوده تا ‏با توجه به آن، روش مناسب براي تخمين عمق آبشستگي، ‏مشخص گردد.‏روش: در پژوهش حاضر به موضوع الگو و رفتار جريان اطراف دو استوانه كنار‎ ‎هم با فواصل مختلف در قالب يك مطالعه عددي ‏پرداخته شده است. محاسبات عددي بر روي مش‌هاي مربعي كه در نزديكي استوانه‌ها به منظور تأمين لايه مرزي ريزتر و به ‏تدريج در فواصل دورتر درشت‌تر شده‌اند انجام شده است. در اين مدلسازي دو فازي آب و هوا براي لحاظ نمودن اثر سطح آزاد، ‏از روش حجم سيال (‏VOF‏) استفاده شده است. در اين مدلسازي بر اساس فركانس تشكيل گردابه و عدد استروهال مدل ‏آشفتگي و اندازه مش بندي مناسب انتخاب شده است. پس از انتخاب مدل آشفتگي مناسب (‏‎ ‎مدل ‏RNG k-ε‏) به بررسي ‏مقادير سرعت، مقادير آشفتگي و تنش‌برشي بستر و مقايسه ي آن با نتايج آزمايشگاهي پرداخته شد. ‏يافته ها:  مقايسه نتايج نشان مي دهد كه مطابقت خوبي بين نتايج عددي و آزمايشگاهي وجود دارد. نتايج نشان مي‌دهد كه با كم شدن ‏فاصله بين استوانه‌ها مقادير سرعت در مركز استوانه افزايش پيدا كرده كه بيشترين مقدار سرعت در ‏G/D‏ (نسبت فاصله لبه ‏هاي داخلي دو پايه به قطر پايه) برابر 1.5 اتفاق افتاده است در حالي‌كه براي فواصل 1.5 ‏G/D‏ مقدار سرعت به دليل حبس ‏شدگي جريان كاهش پيدا كرده است. در حالت دو استوانه كنار هم مقادير آشفتگي در ارتفاع مياني بيشتر از مقادير نزديك ‏بستر است كه نشان دهنده تأثير بيشتر گردابه‌ها بر مقادير آشفتگي مي‌باشد. درحالي‌كه در حالت تك استوانه مقادير آشفتگي ‏نزديك بستر بيشتر از مقادير آشفتگي در ارتفاع مياني مي‌باشد. كه مي‌تواند نشان دهنده تأثير بيشتر بستر بر مقادير آشفتگي ‏باشد. ‏نتيجه گيري:  به لحاظ كمي و كيفي نتايج شبيه سازي عددي تطابق خوبي با نتايج آزمايشگاهي نشان مي دهد.‏‎ ‎در حالت دو استوانه كنار هم ‏مقادير آشفتگي در ارتفاع مياني بيشتر از مقادير نزديك بستر است  (بيشتر در قسمت كناره ها و پايين دست پايه ها)كه نشان ‏دهنده تأثير بيشتر گردابه‎ ‎ها بر مقادير آشفتگي مي باشد.‏