بررسی پروفیل غلظت در جریان چگال میان‌گذر

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، سازه‌های آبی، دانشگاه شهید چمران، اهواز

2 استاد، سازه‌های آبی، دانشگاه شهید چمران، اهواز

چکیده

جریان­های چگال که اغلب جریان گرانشی یا شناوری نامیده می­شوند جریان­هایی هستند که به سبب اختلاف چگالی بین جریان و سیال پیرامون آن اتفاق می­افتند. وقتی یک جریان چگال در یک سیال لایه­بندی به سطح شناوری خنثی برسد، از کف جدا می­شود و داخل سیال پیرامون نفوذ می­کند. در این مطالعه برای بررسی رفتار جریان چگال در محیط پیرامون لایه­بندی شده، آزمایش­هایی انجام شد. این آزمایش­ها با 4 دبی 1، 5/1، 2 و 5/2 لیتر بر ثانیه و 4 غلظت 5، 10، 15 و 20 گرم بر لیتر که به ترتیب جریان‌هایی با چگالی 2/1003، 3/1006، 4/1009 و 5/1012 گرم بر لیتر ایجاد می­کردند، روی شیب 5/2 درصد انجام شد. لایه­بندی با استفاده از مخلوط آب و نمک با گرادیان غلظت عمقی ایجاد شد. برای ایجاد جریان چگال از ذرات سیلیس با قطر متوسط 8 میکرون و وزن مخصوص 673/2 گرم بر سانتی­متر مکعب استفاده شد و برای بررسی پروفیل غلظت، غلظت جریان چگال در سه مقطع در طول فلوم با فواصل 3 سانتی­متری در عمق با استفاده از سیفون برداشت شد. مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد که جریان چگال بعد از جدا شدن از بستر تقریباً بصورت افقی در سیال پیرامون پیش می­رود و چگالی سیال پیرامون در زیر نقطه جدایی کاهش می­یابد. اندازه­گیری­ها در این مطالعه نشان داد که با افزایش غلظت، عمق غلظت بیشینه و ضخامت جریان کاهش می­یابد و با افزایش دبی ضخامت جریان ثابت می­ماند.
 

کلیدواژه‌ها


DE Rooij, F. Lindeny, P. F. and Dalziel, S. B. (2002). "Saline and particle-driven interfacial intrusions". Journal of Fluid Mechanics. Vol. 389, pp. 303-334.

Firoozabadi, B. Afshin, H. and Aram, E. (2009). “Three dimensional modeling of density current in a straight channel”. Journal of Hydraulic Engineering. Vol. 135, No. 5, pp. 393-402.

Guo, Y. Zhang, Z. and Shi, B. (2014). "Numerical simulation of gravity current descending a slope into a linearly stratified environment". Journal of Hydraulic Engineering. Vol. 140, No. 12, doi: 10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000936.

Imberger, J. Thompson, R. and Fandry. C. (1976). "Selective withdrawal from a finite rectangular tank". Journal of Fluid Mechanics. Vol. 78, No. 03, pp. 489-512

Kaeo, B. (1997). "Density currents and their applications". Journal of the Hydraulics Division, ASCE, Vol. 103, No. HY5, pp. 543-555.

Kneller, B. C. Bennet, J. S. and McCaffrey, W. D. (1999). "Velocity structure, turbulence and fluid stresses in experimental gravity currents". Journal of Geophysical Research. Vol. 104, No.C3, pp. 5381-5391.

Lowe, R. Linden, P. F. and Rotman, J. W. (2002). "A laboratory study of the velocity structure in an intrusive gravity current". Journal of Fluid Mechanics. Vol. 456, pp. 33-48.

Marti, C. Mills, R. and Imberger, J. (2011). "Pathways of multiple inflows into a stratified reservoir Thomson reservoir Australia". Advances in Water Resources. Vol. 34, No. 05, pp. 551-561.

Snow, K. and Sutherland, B. R. (2014). "Particle-laden flow down a slope in uniform stratification". Journal of Fluid Mechanics. Vol. 755, pp. 251-273.

Sutherland, B. R. Kyba, P. J. and Flynn, M. R. (2004). "Intrusive gravity currents in two layer fluids". Journal of Fluid Mechanics. Vol. 514, pp. 327-353.

Wells, M. and Nadarajah, P. (2008). "The intrusion depth of density currents flowing into stratified water bodies". Journal of Physical Oceanography. Vol. 39, No. 8, pp. 1935-1947.

Zange, X. F. REN, S. Lu, J. Q. and LU, X. H. (2015). "Effect of thermal stratification on interflow travel time in stratified reservoir".
Journal of Zhejiang University Science A (Applied Physics and Engineering). Vol. 16, No. 4, pp. 265-278.

Samothrakis, P. and Cotel, A. J.(2006). "Propagation of a gravity current in a two-layer stratified environment". Journal of Geophysical Research. Vol. 111, No. C1, doi:10.1029/2005JC003125.