بررسی کشش آب در ناحیه غوطه‌وری جریان‌های غلیظ در محل قوس‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری عمران مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

3 استادیار گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

   پدیده جریان غلیظ زمانی رخ می‌دهد که سیالی به‌دلیل اختلاف چگالی درون سیال دیگر حرکت کند. هنگامی‌که چگالی سیال بیشتر از چگالی سیال پیرامون باشد، جریان زیرگذر رخ می‌دهد. در جریان‌های غلیظ در ناحیه تماس جریان با سیال پیرامون، ناپایداری جریان در مرز بین دولایه عامل ورود سیال پیرامون به درون جریان غلیظ می‌شود. ناحیه غوطه‌وری یکی از نواحی چهارگانه جریان‌های غلیظ زیرگذر است که بیشترین میزان ورود سیال پیرامون به درون جریان غلیظ را داراست. در این تحقیق رفتار جریان‌های غلیظ نمکی در قوس‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که افزایش شعاع انحنا منجر به کاهش نیروی گریزازمرکز و زیاد شدن سرعت در راستای جریان گشته و این امر افزایش شدت اختلاط را موجب می‌شود. هرقدر بر چگالی سیال غلیظ افزوده شود تمایل آب زلال ساکن برای نفوذ به درون آن کاهش می‌یابد. همچنین در زمینه ورود سیال پیرامون به درون جریان غلیظ رابطه‌ای ارائه‌شده است که نشان میده حداکثر 40 درصد دبی سیال‌پیرامون می‌توان وارد جریان غلیظ در ناحیه غوطه‌وری گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Water Entrainment in Plunging Phenomena in Channel’s Bend

نویسندگان [English]

  • Reza Elahi 1
  • Mehdi Ghomeshi 2
  • MohammadReza Zayeri 3
1 PhD student in Civil Engineering, Water Resources Engineering and Management, Faculty of Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
2 Professor, Department of Hydraulic Structures, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Hydraulic Structures, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Turbidity currents, or dense flows, occurs when a fluid moves within another fluid with different densities, also Turbidity Current occurs when a fluid with a higher or lower density than the ambient fluid enters a fluid with a different density. The main cause of this phenomenon is the effect of the difference in density on gravitational acceleration; hence, Turbidity Currents are also referred to as gravitational flows (Graf & Altinakar, 2003). Karamichemeh (2014) investigated the effect of slope and concentration on turbulent flows in the submerged region along a straight path. To achieve this, they conducted 60 experiments with four discharge rates ranging from 5.0 to 2.0 liters per second, four concentrations with volumetric mass of 1013, 1009, 1006, and 1016 kilograms per cubic meter, and three slopes of 8, 12, and 16 percent. The results of this study showed that with an increase in the Richardson number (inverse of the square root of the densimetric Froude number), the intensity of mixing decreases. Additionally, the intensity of mixing in the submerged region is greater compared to the intensity of mixing in the body region. Given the limited studies on the movement of Turbidity currents in curved paths, the aim of this research is to investigate the effect of bends on the Water Entrainment in the plunging region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plunging point
  • Turbidity current
  • Mixing coefficient
  • Relative radius
  • Akiyama, J., & Stefan, H. G. (1984). Plunging Flow into a Reservoir: Theory. Journal of Hydraulic Engineering, 110(4), 484–499. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1984)110:4(484).

 

  • Dai, A., & García, M. H. (2010). Energy Dissipative Plunging Flows. Journal of Hydraulic Engineering, 136(8), 519–523. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000176.

 

  • Farrell, G. J., & Stefan, H. G. (1988). Mathematical modeling of plunging reservoir flows. Journal of Hydraulic Research, 26(5), 525–537. https://doi.org/10.1080/00221688809499191.

 

  • Ghasemi, N. afrin, Shushtri, M. M., & Dehghani, R. (2011). Laboratory investigation of static water tension in Turbidity Current and mixing in the immersion zone. The 6th National Congress of Civil Engineering. https://en.civilica.com/doc/120786/.

 

  • Graf, W. H., & Altinakar, M. S. (2003). Fluvial hydraulics: Flow and transport processes in channels of simple geometry (Reprint). Wiley.

 

  • Kaheh, M., Ghomeshi, M., & Mousavi Jahromi, S. H. (2012). Experimental Investigation of Gravity Current Frontal Velocity on Rough Beds. Irrigation Sciences and Engineering, 35(1), 101–109. https://jise.scu.ac.ir/article_10504_en.html

 

  • Karamichemeh D, Shahnazari A, Golmaei H, & Ghomeshi M. (2014). EXPERIMENTAL STUDY ON THE CHARACTERISTICS OF PLUNGE REGION OF SALINE DENSITY CURRENT. 36(4), 0–0. https://www.sid.ir/paper/359064/fa

 

  • Lee, H.-Y., & Yu, W.-S. (1997). Experimental Study of Reservoir Turbidity Current. Journal of Hydraulic Engineering, 123(6), 520–528. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1997)123:6(520)

 

  • Mansouri Hafshejani, M., Ghomeshi, M., Shafaee Bajestan, M., & Ahadiyan, J. (2016). Estimation of Relative Head Velocity of Density Current When Ambient Water Flowing in Same Direction of Density Current. Irrigation Sciences and Engineering, 39(4), 193–200. https://doi.org/10.22055/jise.2016.12507

 

  • Mehdi, G., Ali, H. D., Peyman, V., & Davood, F. (2014). EXPERIMENTAL STUDY ON THE EFFECTS OF ARTIFICIAL BED ROUGHNESS ON HYDRAULIC PARAMETERS OF SALINE DENSITY CURRENTS. 37(3), 95–105. https://www.sid.ir/paper/217167/fa

 

  • Parker, G., & Toniolo, H. (2007). Note on the Analysis of Plunging of Density Flows. Journal of Hydraulic Engineering, 133(6), 690–694. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2007)133:6(690)

 

12- Sheikholeslami, M., Ghomeshi, M. (2017). 'Experimental Study of Radius of Curvature Influence On Density Current Behavior in 90 Degree Bend', Irrigation Sciences and Engineering, 40(1), pp. 131-143. doi: 10.22055/jise.2017.12672. (in persain)

 

  • Torabi Poudeh, H., Fathi Moghadam, M., Ghomeshi, M., & Shafai-Bajestan, M. (2007). Head Velocity and Entrainment of Density Current in an Expansion Reach. Iran-Water Resources Research, 3(1), 56–67. https://www.iwrr.ir/article_15478_en.html.

 

  • Turner, J. S. (1979). Buoyancy Effects in Fluids. Cambridge University Press.

 

  • Varjavand, P., Ghomeshi, M., Hosseinzadeh, A., Dalir, & Farsadizadeh, D. (2016). Experimental Investigation of lifting phenomenon in Sediment-Laden Density Currents. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 17(67), 129–144. https://www.magiran.com/paper/1668255/experimental-investigation-of-lifting-phenomenon-in-sediment-laden-density-currents?lang=en