زمینه و هدف: افزایش جمعیت و رشد فعالیت‌های بشری در نواحی ساحلی، تنش بر آب‌خوان‌های ساحلی را افزایش داده و سبب پیش‌روی آب دریا به سمت آن‌ها شده‌است. مدل‌سازی ریاضی نفوذ شوری با استفاده از دو رویکرد امکان پذیر می‌باشد. در رویکرد مرز مشترک، فصل مشترک تقابل آب شور و شیرین با یک خط نشان داده می‌شود، حال آن‌که در رویکرد جریان اختلاطی، یک ناحیه انتقالی این دو سیال را از هم جدا خواهد نمود. شبیه‌سازی با رویکرد مرز مشترک به علت نیاز به داده‌های ورودی کم‌تر و زمان اجرای بسیار سریع‌تر، بیش‌تر مورد استفاده قرار گرفته، درحالی‌که در مدل‌سازی با رویکرد جریان اختلاطی به علت حل هم‌زمان معادله جریان و معادله پخش و انتقال، جواب‌های دقیق‌تری تولید می‌گردد. روش بررسی: در این تحقیق برای آب‌خوان‌های لایه‌بندی ساحلی که در واقعیت از توزیع بیش‌تری نسبت به آب‌خوان‌های همگن برخوردارند، با استفاده از زبان برنامه‌نویسی فرترن، مدل عددی‌ بر پایه رویکرد مرز مشترک (با نام SHI-SWIM) توسعه داده شده‌ و نتایج مدل، پس از صحت‌سنجی و اعتبار‌بخشی، با مشاهدات آزمایشگاهی و کد عددی SEAWAT (با رویکرد جریان اختلاطی) مقایسه شده‌است. در ادامه، سناریوهای مختلفی برای آب‌خوان لایه‌بندی در مقیاس واقعی و با اعمال چاه پمپاژ تعریف شده و علاوه بر بررسی واکنش آب‌خوان نسبت به این تغییرات، نقاط قوت و محدودیت‌های مدل توسعه داده شده آشکار شده‌است. یافته‌ها: شبیه‌سازی مدل آب‌خوان تحت پمپاژ نشان می‌دهد که مدل SHI-SWIM در حالات کاهش فاصله بین چاه و دریا، نفوذ کامل چاه در آب‌خوان و دبی پمپاژ بالاتر پیش‌بینی دقیق‌تری از شکل گوه شوری داشته است اما پیش‌بینی میزان شوری آب برداشتی از چاه، چندان متناسب با نتایج به‌دست آمده در آزمایشگاه و مدل SEAWAT نبوده است. تفاصيل المقالة

چکیده
مقدمه:  امروزه‎ ‎آبشستگی‎ ‎یکی‎ ‎از‎ ‎مسائل‎ ‎مهم‎ ‎در‎ ‎مهندسی‎ ‎رودخانه‎ ‎و‎ ‎همچنین‎ ‎مهندسی‎ ‎سواحل‎ ‎می­باشد.‏‎ ‎آبشستگی ‏نوعی‎ ‎فرسایش‎ ‎است‎ ‎که‎ ‎در‎ ‎اثر‎ ‎جریان‎ ‎آب‎ ‎در‎ ‎اطراف‎ ‎پایه‌­ها‎ ‎به‎ ‎وجود‎ ‎می‌آید. بر‏‎ ‎اساس‎ ‎نتایج‎ ‎تحقیقات‎ ‎انجام‎ ‎شده،‎ ‎تخریب اکثر‎ ‎پل­‌هایی‎ ‎که‎ ‎در‎ ‎رودخانه‌­ها‎ ‎بنا‎ ‎شده­‌اند‌ به علت‎ ‎آبشستگی‎ ‎بوده است.  برای تعیین عمق آبشستگی در مجاورت پایه نیاز به ‏شناخت کافی این پدیده و الگوی جریان اطراف آن بوده تا ‏با توجه به آن، روش مناسب برای تخمین عمق آبشستگی، ‏مشخص گردد.‏
روش­:  در پژوهش حاضر به موضوع الگو و رفتار جریان اطراف دو استوانه کنار‎ ‎هم با فواصل مختلف در قالب یک مطالعه عددی ‏پرداخته شده است. محاسبات عددی بر روی مش‌های مربعی که در نزدیکی استوانه‌ها به منظور تأمین لایه مرزی ریزتر و به ‏تدریج در فواصل دورتر درشت‌تر شده‌اند انجام شده است. در این مدلسازی دو فازی آب و هوا برای لحاظ نمودن اثر سطح آزاد، ‏از روش حجم سیال (‏VOF‏) استفاده شده است. در این مدلسازی بر اساس فرکانس تشکیل گردابه و عدد استروهال مدل ‏آشفتگی و اندازه مش بندی مناسب انتخاب شده است. پس از انتخاب مدل آشفتگی مناسب (‏‎ ‎مدل ‏RNG k-ε‏) به بررسی ‏مقادیر سرعت، مقادیر آشفتگی و تنش‌برشی بستر و مقایسه­ی آن با نتایج آزمایشگاهی پرداخته شد. ‏
یافته­ ها:  مقایسه نتایج نشان می­دهد که مطابقت خوبی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی وجود دارد. نتایج نشان می‌دهد که با کم شدن ‏فاصله بین استوانه‌ها مقادیر سرعت در مرکز استوانه افزایش پیدا کرده که بیشترین مقدار سرعت در ‏G/D‏ (نسبت فاصله لبه­‏های داخلی دو پایه به قطر پایه) برابر 5/1 اتفاق افتاده است در حالی‌که برای فواصل 5/1> ‏G/D‏ مقدار سرعت به دلیل حبس ‏شدگی جریان کاهش پیدا کرده است. در حالت دو استوانه کنار هم مقادیر آشفتگی در ارتفاع میانی بیشتر از مقادیر نزدیک ‏بستر است که نشان دهنده تأثیر بیشتر گردابه‌ها بر مقادیر آشفتگی می‌باشد. درحالی‌که در حالت تک استوانه مقادیر آشفتگی ‏نزدیک بستر بیشتر از مقادیر آشفتگی در ارتفاع میانی می‌باشد. که می‌تواند نشان دهنده تأثیر بیشتر بستر بر مقادیر آشفتگی ‏باشد. ‏
نتیجه ­گیری:  به لحاظ کمی و کیفی نتایج شبیه سازی عددی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی نشان می­دهد.‏‎ ‎در حالت دو استوانه کنار هم ‏مقادیر آشفتگی در ارتفاع میانی بیشتر از مقادیر نزدیک بستر است  (بیشتر در قسمت کناره­ها و پایین دست پایه­ها)که نشان ‏دهنده تأثیر بیشتر گردابه‎­‎ها بر مقادیر آشفتگی می­باشد.‏ تفاصيل المقالة