بررسی تجربی و عددی فرایند آبشستگی در اطراف پایه‌های با مرزهای جانبی متناسب با پروفیل سرعت تحت جریان دائمی

شکل پایه‌ها یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار در فرایند آبشستگی اطراف آنهاست. بررسی تاثیر استفاده از پایه با مقطع متغیر در عمق در کاهش عمق آبشستگی یکی از موضوعات مورد توجه پژوهشگران بوده است. پایه‌های مورد بررسی‌ در این تحقیق شامل دو دسته اصلی پایه‌های مبتنی بر پروفیل لگاریتمی، پایه‌های مخروطی و یک پایه استوانه‌ای مبنا می­باشد. مقطع این پایه‌ها دایروی بوده و در پایه‌های لگاریتمی، عرض پایه از کف تا سطح آب با شیبی متناسب با پروفیل لگاریتمی سرعت کاهش می‌یابد. به دلیل افزایش عرض عبوری جریان در نواحی نزدیک تر به سطح آب در مورد پایه‌های لگاریتمی و مخروطی، جریانی که دارای حداکثر سرعت در این نواحی است، با سهولت بیشتری از اطراف پایه‌های مذکور نسبت به پایه استوانه‌ای عبور کرده و از سرعت آن کاسته می شود. بنابراین فشار دینامیکی در قسمت فوقانی این پایه­ها نسبت به پایه استوانه­ای کاهش یافته و جریان رو به پایین ضعیف‌تری در جلوی پایه ایجاد می‌شود که نتیجه امر کاهش عمق آبشستگی خواهد بود. در این بررسی تجربی و عددی، پایه‌های لگاریتمی به دلیل داشتن شیب غیرخطی زیاد در مجاورت بستر و شیب غیرخطی کم در نزدیکی سطح آب، در مقایسه با پایه­های مخروطی با شیب خطی ثابت در عمق جریان، عملکرد بهتری از خود نشان دادند. نتایج تحقیق نشان داد که سه مدل با پروفیل لگاریتمی متناسب با (mm 78/0d50=)، (mm 1/1d50=) و (mm 3/1d50=) و سه مدل با پروفیل مخروطی با زاویه (o5/5 )، (o5/7 ) و (o5/9 ) (که در آنها φ زاویه شیب جانبی پایه‌هاست) به ترتیب با کاهش عمق آبشستگی نسبی 9/55%، 4/65%، 2/73%، 5/38%، 2/47% و 7/52%  نسبت به مدل استوانه­ای مبنا (به قطر 5/4 سانتی متر) همراه بوده اند. در ادامه به شبیه‌سازی عددی برخی از آزمایش‌ها با مدل flow-3d به روش حجم محدود پرداخته شده است. سرانجام نتایج مدل عددی و تجربی با یکدیگر مقایسه شده و تطابق نسبی منطقی بین آنها مشاهده شده است.