نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

ارزیابی فراکتال سریهای زمانی جریان چگال در فلوم

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، مرکز میمند، واحد فیروزآباد، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزآباد، ایران
2 گروه مهندسی عمران، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران
چکیده
جریان های چگال مانند بسیاری دیگر از پدیده های ژئوفیزیک ماهیت غیرخطی دارند و در چارچوب و مبانی نظری سیستم های غیر خطی قابل تعریف و تفسیر هستند. سیستم های غیر خطی پدیده های پیچیده و حساس به شرایط اولیه هستند. برای بررسی دینامیک غیرخطی جریان‌های چگالی در فلوم‌ها و تغییرات آن‌ها در اثر تغییرات القایی شرایط اولیه، از شاخص‌های تحلیل چندفراکتالی شامل طیف تکینگی و بعد فراکتالی استفاده می‌شود. در این تحقیق با تغییر غلظت، شیب و دبی جریان چگال در فلوم، شاخص‌های فراکتالی سری‌های زمانی جریان‌ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش بعد فراکتال، در واقع دبی، شیب و چگالی جریان متراکم افزایش یافته است. هنگامی که چگالی ورودی از kgm-3 1005 به kgm-3 1008 تغییر می کند، بعد فراکتال سری زمانی سرعت 4.2٪ کاهش می یابد و دامنه و زاویه α، استخراج شده از طیف تکینگی، 9.7٪ کاهش و 9.8٪ افزایش می یابد. ، به ترتیب. علاوه بر این، زاویه چرخش ضریب مقیاس 6.7٪ کاهش می یابد و تمایل سیستم به چند فراکتالی کاهش می یابد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Alami, M. & Malekani, L. (2013). Phase Space Reconstruction and Fractal Dimension Using of Delay Time and Embedding Dimension. Journal of Civil and Environmental Engineering, 43(1), 105-115. (In Persian)
Alipour, M.H. & Shamsai, A. (2016). Seasonal fractal-scaling of floods in two U.S. water resources. Journal of Hydrology, 540(1), 232–239.
Beata, K., Dariusz, K. & Ewa, H. (2020). Fractal-Heuristic Method of Water Quality Sensor Locations in Water Supply Network, Journal of Water, 12(3), 832-847.
Campos, P. & Paz, I. (2020). Spatial Diagnosis of Rain Gauges’ Distribution and Flood Impacts: Case Study in Itaperuna, Rio de Janeiro—Brazil, Journal of Water, 12(1), 1120-1147.
Carpinteri, A., Lacidogna, G. & Niccolini, G. (2009). Fractal analysis of damage detected in concrete structural elements under loading, Chaos Solitons and Fractals, 42(4), 2047–2056.
Chhabra, A., Jensen, R. & Sreenivasan, K.R. (1989). Multifractals, Multiplicative Processes and the Thermodynamic Formalism, Phys. Rev. A, 40(8), 4593-4611.
Elmie, H., Peykar, O. & Saadat, M. (2014). Investigating the fractal theory in river geomorphology: a case study of Zarineh River, Journal of Geography and Planning, 3(2), 130-141. (In Persian)
Farzin, S., Shekhoeslami, R. & Hasanzadeh, Y. (2011). Analyzing the volatility of time series using phase space drawing and correlation dimension method of a case study of monthly rainfall in Lake Urmia. 4th Water Resources Management Conference, Amir Kabir University of Technology, Tehran. (In Persian)
Garcia-Marin, A., Estevez, J., Morbidelli, R., Saltalippi. C., Murioz, J. & Flammini, A. (2020). Assessing Inhomogeneities in Extreme Annual Rainfall Data Series by Multifractal Approach. Journal of Water, 12(1), 1030-1048.
Hekmatzadeh, A., Haghighi, A., Guyomi, K., Amiri, S.M. & Klove, B. (2019). The effects of extremes and temporal scale on multifractal properties of river flow time series. River Research and Applications, 36(1), 1-12.
Hemali, T. & Pathak K.N. (2013). Multi-fractality due to long-range correlation in the L-band ionospheric scintillation S4 index time series. Astrophysics and Space Science, 350(1), 47-56. 
Hosseini, M. & Moshfegh, M. (2014). Comparison between phase space-based local chaotic models for riverflow forecasting, Journal of Civil Engineering Modares, 15(3), 13-23. (In Persian)
Hosseini, M., Fattahi. M.H. & Eslamian, S. (2020). "Experimental Analytical Study on Fractal Behaviors of the Density Current. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 45(1), 2663-2679.
Hosseini, M., Fattahi. M.H. & Eslamian, S. (2021). Experimental investigation of density current patterns using dynamic fractal analysis. International Journal of Sediment Research, 36(2), 165-176.
Kamyab, S. & Fattahi, M.H. (2018). Compliance of the Watershed Geo-Morphological Indices with the Multi fractal Properties of the River Network, Iran. Water Resources Research, 14(5), 311-326.
Khatibi, R., Sivakumar, B., Ghorbani, M.A., Kisi, O., Kocak, K. & Farsadizadeh, D. (2012).  Investigating chaos in river stage and discharge time series. Journal of Hydrology, 414(1), 108–117.
Lee, A., Aubeneau, A. & Cardenas, M. (2020). The Sensitivity of Hyporheic Exchange to Fractal Properties of Riverbeds. Journal of Water, 56(5), 20-42.
Mandelbrot, B.B. & Van Ness, J.W. (1986) Fractional Brownian motions, fractional noises and applications. SIAM Review, 10, 422-437.
Mohammadi, M. & Ekhtesasi, M. (2019). Comparison of fractal dimension and geomorphologic characteristics in the management of Aqda Basin, Environmental Erosion Research Journal, Hormozgan University, 33(1), 62-84. (In Persian)
Rahmani, F. & Fattahi, M.H. (2021). Nonlinear dynamic analysis of the fault activities induced by groundwater level variations. Groundwater for Sustainable Development, 14, 100629, https://doi. org/10.1016/j.gsd.2021.100629.
Rahmani, F. & Fattahi, M.H. (2022). Association between forecasting models’ precision and nonlinear patterns of daily river flow time series. Modeling Earth Systems and Environment, 8(3), 4267-4276.
Rahmani, F. & Fattahi, M.H. (2023). Climate change-induced influences on the nonlinear dynamic patterns of precipitation and temperatures (case study: Central England). Theoretical and Applied Climatology, 152(3-4), 1147-1158.
Rakhshandehroo, G.R & Amiri, S.M. (2012) Evaluating fractal behavior in groundwater level fluctuation, Journal of Hydrology, 464(1), 550-556.
Rezaie, M., Servati, M. & Asghari, M. (2011). Investigating changes in the geometric pattern of the Qezel Ozen River using fractal geometry analysis, Journal of geography and planning, 4(1), 119-139. (In Persian)
Teng, Y. & Shang, P. (2018). Detrended fluctuation analysis based on higher‐order moments of financial time series. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications490(1), 311– 322.
Vargas, K. & Salarriaga, J. (2019). Analysis of Fractality in Water Distribution Networks Using Hydraulic Criteria, 1th Congress O ASCE World Environmental and Water Resources, USA.
Wei,X and Li ,X . (2016) “Fractal features of soil particle size distribution in layered sediments behind two check dams: Implications for the Loess Plateau, China” Journal of Hydrology, 266(1), 133–145.
Zhang, X., Zhang, G., Qiu, L., Zhang, B., Sun. Y., Gui. Z. & Zhang, Q. (2019). A Modified Multifractal Detrended Fluctuation Analysis (MFDFA) Approach for Multifractal Analysis of Precipitation in Dongting Lake Basin, China. Journal of Water, 11(5), 891-1009.

  • تاریخ دریافت 12 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 12 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش 22 آبان 1402