توسعه سامانه اسکن لیزری سه بعدی آشکارساز جریان فلورسنت در تحقیقات هیدرولیک محیط زیست

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 هیات علمی، دانشکده مهندسی عمران، دانشکاه صنعتی نوشیروانی بابل

3 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

4 مجتمع دانشگاهی برق و الکترونیک، دانشگاه مالک صنعتی اشتر تهران

5 دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

مدلسازی و مشاهده پدیده های هیدرولیکی در آزمایشگاه را شاید بتوان اولین گام در راستای شناخت رفتار پیچیده فرایندهای طبیعی در مکانیک سیالات دانست. در این زمینه از زمانهای دور، روشهای مختلفی برای اندازه‌گیری پارامترهای جریان توسعه داده شده است. این روشها عمدتا مبتنی برآشکارسازی و ثبت متغیرهای جریان در شرایط مختلف حرکت می‌باشند. با توسعه تکنولوژیهای دیجیتال در سالهای اخیر، روشهای متنوعی برای ثبت میدان غلظت و سرعت جریان بدون ایجاد تداخل در محیط توسعه داده شده است. این روشها بیشتر مبتنی بر شبیه سازی جریان در محفظه‌های شیشه‌ای و شفاف، آشکارسازی جریان با کمک لیزر، فلورسنت و ذرات ریز و ثبت تصاویر با دقت و فرکانس بالا جهت پردازش ثانویه است. در این تحقیق، قابلیتهای سامانه اسکن لیزری سه بعدی که جهت آشکار سازی جریان آغشته به فلورسنت در مطالعات هیدرولیک محیط زیست برای اولین بار در ایران و در دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل توسعه داده شده است، معرفی می‌گردد. در این سامانه با تابانیدن نور لیزر به جت حاوی فلورسنت و تحریک آن، نسبت به آشکارسازی جریان و ثبت تصاویر آزمایش در طول موج خاصی از نور نارنجی اقدام می‌گردد. علاوه بر تصویر سازی دو بعدی، این سیستم به نحو خاصی طراحی شده است که امکان ثبت و تصویرسازی سه بعدی آزمایشات را نیز داشته باشد. به کمک این سامانه همچنین با تصویربرداری سریع با نرخ HZ 100 از آزمایشات، تحلیل فرکانسی جریانهای آشفته، توسعه طیف انرژی آشفتگی و محاسبه پروفیل شدت و قدرت آشفتگی امکان پذیر می‌باشد

کلیدواژه‌ها


Abessi, O. (2018). Sustainable Desalination Handbook, Chapter 7. Brine Disposal Management Planning Design and Implementation Gide, Elsevier Inc, Cambridge, MA 02139, United States.
Abessi, O., Roberts, P. J.W. and Ghandi, V. (2017). Rosette diffusers for dense effluents. J. Hydraulic Eng. 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.
Abessi, O. and Roberts, P.J.W. (2017). Rosette Diffusers for Dense Effluents in Flowing Currents. J. Hydraulic Eng., 144(1), 06017024.
Abessi, O. and Roberts, P.J.W. (2016). Multiport diffusers for dense discharge in flowing ambient water. J. Hydraulic. Eng. 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001279, 04017003.
Abessi, O., Saeedi, M., Davidson, M. and Zaker, N. H. (2011). Flow classification of negatively buoyant surface discharge in an ambient current. J. Coastal Research, 28(1A), 148-155.
Abessi, O., Saeedi, M., Hajizadeh, Z.N. and Kheirkhah, G.H. (2011a). Flow Characterization Dilution in Surface Discharge of Negatively Buoyant Flow in Stagnant and Non-Stratified Water Bodies, J. water and waste water, 80. (in Persian)
Abessi, O., Saeedi, M., Hajizadeh, Z. N. and Kheirkhah, G.H. (2011b). Waste field characteristics, ultimate mixing and dilution in surface discharge of dense jets into stagnant water bodies. J. water and waste water, 81. (in Persian).
Abessi, O., Saeedi, M. and Hajizadeh Zaker, N. (2011). Prediction of flow regimes in surface discharge of negative buoyant effluents into non stagnated water. J. Oceanography, 1(4), 49-60. (in Persian)
Ahadiyan, J. (2010). Effect of Contraction Angle on Mixing Length in the Buoyant Jets Using Physical and Mathematical Model, PhD Thesis, Shahid Chamran University of Ahwaz. (in Persian)
Botelho, D. A., Miller, N., Roberts, P., Obessi, O., Mohammadian, M., Wood, M., Shao, D.D., Bradley, J., Morelissen, R. and Law, A. W. K. (2016). Marine Outfall Systems: Current Trends, Research and Challenges. Global Trends & Challenges in Water Science, Research and Management: a compendium of hot topics and features from IWA specialist groups (2 ed., pp. 67–72). London, UK.
Daviero, G.J., Roberts, P.J.W. and Maile, K. (2001) Refractive index matching in large-scale stratified experiments. Exp Fluids, 31, 119–126.
Fischer, H. B., List, J. E., Koh, R. C. Y., Imberger, J. and Brooks, N. H. (1979). Mixing in Inland and Coastal Waters. Academic Press, Inc., San Diego.
Gungor, E. and Roberts, P.J.W. (2009). Experimental studies on vertical dense jets in a flowing current. J. Hydraulic Eng., 135, 935-948.
Ghayour, S., Hamidi M. and Abessi, O. (2020) Analysis of Turbulence Flow in Submerge Disposal of Brine in Coastal Desalination Plants, J. Oceanography, In press. (in Persian)
https://www.aparat.com/OzeairAbessi.
Roberts, P.J.W. (1979). Line plume and ocean outfall dispersion. J. Hydraulic. Div., Am. Soc. Civ. Eng., 105(4), 313–331.
Roberts, P.J.W. and Tome, G.  (1987). Inclined dense jets in flowing durrent, J. Hydraulic Eng., 113(3), 323-341.
Roberts, P.J.W. and Abessi, O. (2014). Optimization of Desalination Diffusers Using Three-Dimensional Laser-Induced Fluorescence, Report Prepared for United States Bureau of Reclamation School of Civil and Environmental Engineering Georgia Institute of Technology, Atlanta, 30332.
Roberts, P.J.W., Ferrier, A. and Daviero, G.J. (1997). Mixing in Inclined Dense Jets. J. Hydraulic Eng., 123(8), 693-699.
Saeedi, M., Farahani, A.A., Abessi, O. and Bleninger, T. (2012). Laboratory studies defining flow regimes for negatively buoyant surface discharges into crossflow. Environmental fluid mechanics, 12(5), 439-449.
Shafaei Bejestan, M. (2004). Principles and application of Physical –Hydraulic Models, Shahid Chamran University, Iran. (in Persian)
Shacheri, F. (2014). A Comperative Study on Flow Geometrical and Mixing Characteristics of Negatively Buoyant effluent Surface Discharge from Rectangular and Trapezius Channels in to Stagnant Ambient, MSc Thesis, Tarbiat Modares University, Iran. (in Persian)
Tian, X. and Roberts, P.J.W. (2003). A 3DLIF System for Turbulent Buoyant Jet Flows. Expts. Fluids, 35, 636-647.
Webster D.R., Roberts, P.J.W. and Raad, L. (2001). Simultaneous DPTV/PLIF measurements of a turbulent jet. Exp. in Fluids, 30(1), 65-72.