بررسی سرعت جبهه و شدت اختلاط جریان‌های غلیظ ورودی به یک مقطع واگرا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای/ سازه های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استادیار / گروه سازه های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دانشیار / گروه سازه های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

4 استاد/ گروه سازه های آبی دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

دانستن سرعت جبهه و شدت اختلاط جریان غلیظ در مخازن سدها و دریاها بسیار حائز اهمیت می‌باشد. یکی از پارامترهای بسیار مؤثر در تغییر هیدرولیک جریان غلیظ، تغییرات مقطع عرضی رودخانه قبل از ورود به  مخازن سدها است. لذا در مقاله حاضر تأثیر تغییرات میزان گذر جریان غلیظ و شیب بستر در میزان پخش و پراکندگی و سرعت جبهه جریان کدر و میزان اختلاط در یک مقطع واگرا توسط مدل فیزیکی و یک مدل ریاضی 3 بعدی مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. آزمایشات در یک فلوم با طول 6 متر ، عرض 5/72 سانتی متر و ارتفاع 60 سانتی متر در شیب‌ها و دبی‌های مختلف انجام و جهت تعیین پروفیل سرعت در بدنه جریان از دستگاه لیزر داپلر دو بعدی استفاده شد. ارتفاع و سرعت جبهه جریان، سرعت بدنه جریان اصلی  و عدد ریچاردسون بصورت اعداد بی بعد تعیین و بطور جداگانه مورد بررسی قرار گرفتند. مشاهدات بیانگر افزایش سرعت بی بعد جبهه موج در مقطع واگرا می‌باشد.  همچنین اندازه گیریهای انجام شده نشان داد که میزان اختلاط در بدنه جریان غلیظ در مقطع واگرا نسبت به مقطع ثابت با شدت بیشتری انجام می‌گیرد. در بعضی از آزمایشات نیز بسته به میزان جریان ورودی غلیظ و شیب بستر در مقطع واگرا پرش هیدرولیکی مشاهده شد که این پدیده نیز بررسی و نتایج مربوطه ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Head Velocity and Entrainment of Density Current in an Expansion Reach

نویسندگان [English]

  • H Torabi Poudeh 1
  • M Fathi Moghadam 2
  • M Ghomeshi 3
  • M Shafai-Bajestan 4
1 Ph.D. Student, School of Water Sciences and Engineering, Shahid Chamran, University, Ahwaz, Iran
2 Assistant Professor, School of Water Sciences and Engineering, Shahid Chamran, University, Ahwaz, Iran
3 Assistant Professor, School of Water Sciences and Engineering, Shahid Chamran, University, Ahwaz, Iran
4 Professor, School of Water Sciences and Engineering, Shahid Chamran, University, Ahwaz, Iran
چکیده [English]

Velocity and Entrainment of density current in the expansion reach where a river enters into a dam reservoir, a lake, or open sea is of utmost importance. The present study investigates the head velocity  and entrainment of density currents in an Expansion Reach. The effects of discharge and bed slope on the head velocity and entrainment of the density current were evaluated by a physical and 3D mathematical model. Experiments were conducted in a flume, 6.0 meters long, 0.72 meters wide, and 0.6 meters in height. Head velocity was measured for an expansion degree of 8 in slopes of 0.0009 and 0.0016 for various discharges. Important parameters were normalized and a two-dimensional laser Doupler was used to develop the flow body velocity profile. The measurements showed that mixing values were higher in a divergent cross-section compared to a fixed cross-section. During some experiments a hydraulic jump was also detected depending upon the levels of the density current and slope of the bed in the divergent cross-section, which was investigated and the results are presented accordingly.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Density current
  • Stratified Flow
  • Richardson Number
  • Sediment transport

مراجع

قمشی، مهدی؛ بررسی آزمایشگاهی حرکت جریانهای غلیظ، مجموعه مقالات اولین کنفرانس هیدرولیک ایران، صص 260-249، 1376.
Altinakar, M.S., Graf, W.H. and Hopfinger, E.J. (1990), Weakly depositing turbidity current on a small slope, Journal of Hydraulic Research, Vol. 28, No.1.
Altinakar, M. S. (1988), Weakly depositing turbidity current on a small slope, Thesis No 738, Sciences Techniques, EPF Lausanne.
Britter, R.E., and Linden, P. (1980), The motion of the front of a gravity current traveling down an incline, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 99, No.3, pp. 531-543.
Chikita, K. (1990),Sedimentation by river – induced Turbidity currents; field measurements and interpretation, Sedimentology, vol. 37, pp. 891-905.
De Cesare, G., Schleiss A. and Hermann, F. (2001), Impact of turbidity currents on reservoir sedimentation, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 127, No. 1.
De Cesare, G., Schleiss, A. and Hermann, F. (2002),Closure to: impact of turbidity currents on reservoir sedimentation, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 128, No. 6, pp.645-646.
Ghomeshi, M.  (1995), "Reservoir sedimentation modeling", Ph.D. Thesis, University of Wollongong, Australia.
Haghiabi, A. H. (2004), "The study of bed slope effect on velocity and concentration profiles of density currents", Ph.D. Thesis, ShahidChamranUniversity, Ahwaz,Iran.
Horsch, G. M. (2004),"The Structure of Two-Dimensional, Steady", Miscible Laminar Density Currents Flowing Down an Incline,Journal of Hydraulic Research, Vol. 42,No. 2.
Keulegan, G.H. (1957), "The motion of saline fronts in still water, Twelfth Progress Report on model laws for density currents", U.S.  Natl. Bur. Standards Rept.
King, S.E., Woods, A.W. (2003), Dipole solutions for viscous gravity currents: theory and experiments, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 483, No.1, pp. 91– 109.
Middleton, G.V. (1966), Experiments on density and turbidity currents, motion of the head, Canadian Journal of Earth Science, No. 3, pp. 523-546.
Parker, G., Garcia M. and Fukushima, Y. (1987), Experiments on turbidity currents over an erodible bed, Journal of Hydraulic Research, Vol. 25, No. 1.
Ross, A.N., Linden, P.F. and Dalziel, S.B. (2002), A study of three-dimensional gravity currents on a uniform slope, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 453, No.1, pp.239 – 261.
Turner, J.S. (1973), "Buoyancy effects in fluids", Cambridge University Press, London, England.
Turner, J.S. (1979), "Buoyancy effects in fluids", Cambridge University Press, London, England.
تحقیقات منابع آب ایران
دوره 3، شماره 1
خرداد 1386
صفحه 56-67

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 17 تیر 1385
  • تاریخ بازنگری: 25 فروردین 1386
  • تاریخ پذیرش: 09 تیر 1386

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار