مطالعه آزمایشگاهی تأثیر زبری بر روی پروفیل‌های سرعت و غلظت بدنه جریان غلیظ رسوبی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

     در این تحقیق تأثیر زبری و شیب کف بر روی پروفیل­های سرعت و غلظت جریان غلیظ رسوبی در حالت زیر بحرانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان دادند که زبری تأثیر قابل توجهی بر روی شکل عمومی پروفیل سرعت به ویژه در ناحیه دیواره خواهد داشت. معادلاتی به منظور تعیین ضرایب و توان­های معادلات تجربی پروفیل سرعت در جریان غلیظ برای دو ناحیه دیواره و جت با در نظر گرفتن زبری نسبی استخراج گردید که نتایج حاصل از تحلیل آماری آن­ها تطابق قابل قبولی را با اندازه­گیری­های آزمایشگاهی نشان دادند. همچنین درصد تغییرات مشخصه­های پروفیل سرعت و غلظت نیز با در نظر گرفتن زبری نسبت به حالت بدون زبری محاسبه گردید. بررسی پروفیل­های غلظت نشان داد که زبری تأثیر قابل توجهی روی پروفیل غلظت نیز داشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of the Effect of Roughness on the Velocity and Concentration Profiles of Sedimentary Density Current Body

نویسندگان [English]

  • Mehdi Daryaee
  • Seyed Mahmoud Kashefipour
  • Mehdi Ghomshi
Faculty of Water Sciences and Engineering, University of Shahid Chamran
چکیده [English]

One of the most important phenomena in the nature with many undesirable effects for the environment is density current. Density or gravity current is a flow with a density of , which is higher than the ambient fluid with density of . This density difference causes a reduction in gravity g in the form of ). A schematic figure of a density current is shown in Fig. 1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sedimentary density current
  • Velocity and concentration profiles
  • Density current body
  • Roughness
[1]      Ellison, T. H., Turner, J. S., "Turbulent Entrainment in Stratified Flows", Journal of Fluid Mechanics 1959, 6 (3), 423-448.
[2]        Lofquist, K., "Flow and Stress near an Interface between Stratified Liquids", Physics of Fluids, 1960, 3, 158.
[3]        Middleton, G. V., "Sediment Deposition from Turbidity Currents", Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 1993, 21, 89-114.
[4]      Altinakar, M. S., Graf, W. H., Hopfinger, E. J., "Flow Structure in Turbidity Currents", Journal of Hydraulic Research, 1996, 34 (5), 713-718.
[5]        Kneller, B. C., Bennett, S. J., McCaffrey, W. D., "Velocity Structure, Turbulence and Fluid Stresses in Experimental Gravity Currents", Journal of Geophysical Research, 104 (C3), 1999, 5381-5391.
[6]        Buckee, C., Kneller, B., Peakall, J. "Turbulence Structure in Steady", Solute-Driven Gravity Currents, Blackwell, Oxford, UK, 2009, pp 173-187.
[7]        Xu, J. P., Noble, M. A., Rosenfeld, L. K., "In-Situ Measurements of Velocity Structure within Turbidity Currents", Geophysical Research Letters, 2004, 31 (9), 16-31.
[8]        Li, T., Zhang, J. H., Tan, G. M., Ma, H. B., Li, S. X., "Study on Turbidity Current Head Going Through the Changing Width Section. Procedia Environmental Sciences", 2012, 13, 214-220.
[9]        Akiyama, J., Stefan, H., "Turbidity Current with Erosion and Deposition", Journal of Hydraulic Engineering, 1985, 111 (12), 1473-1496.
[10]     Parker, G., Garcia, M., Fukushima, Y., Yu, W., "Experiments on Turbidity Currents Over an Erodible Bed", Journal of Hydraulic Research, 1987, 25 (1), 123-147.
[11]      Garcia, M., Parker, G., "Experiments on the Entrainment of Sediment into Suspension by a Dense Bottom Current", Journal of Geophysical Research, Oceans 98, no. C3, 1993, 4793-4807.
[12]     Islam, M. A., Imran, J., "Vertical Structure of Continuous Release Saline and Turbidity Currents", Journal of Geophysical Research: Oceans (1978-2012), 2010, 115 (C8), 3357-3369.
[13]     Gladstone, C., Pritchard, D., "Patterns of Deposition from Experimental Turbidity Currents with Reversing Buoyancy" Sedimentology, 2010, 57 (1), 53-84.
[14]     Sequeiros, O. E., Spinewine, B., Beaubouef, R. T., Sun, T., García, M. H., Parker, G., "Characteristics of Velocity and Excess Density Profiles of Saline Underflows and Turbidity Currents Flowing Over a Mobile Bed", Journal of Hydraulic Engineering, 2010, 136 (7), 412-433.
[15]     Hosseini, S. A., Shamsai, A., Ataie-Ashtiani, B., "Synchronous Measurements of the Velocity and Concentration in Low Density Turbidity Currents using an Acoustic Doppler Velocimeter", Flow Measurement and Instrumentation, 2006, 17 (1), 59-68.