پژوهش آب ایران

پژوهش آب ایران

بررسی هیدرولیکی جریان دو فازی با استفاده از سرعت سنج داپلر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست ، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز
2 استاد گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست ، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز
چکیده
جریان گل‌آلود به عنوان یک جریان چندفازی، با حجم قابل‌توجهی از رسوبات معلق رودخانه و حوضه همراه بوده و با توجه به دارا بودن سرعت و غلظت قابل توجه، بخشی از رسوبات ته‌نشین شده در دوره‌های قبلی را نیز فرسایش داده و با خود حمل می‌کند. این جریان در خط القعر رودخانه مسیر های مستقیم یا پر پیچ و خمی را طی می نماید. لذا در این تحقیق به مطالعه ازمایشگاهی اثر شعاع نسبی به عرض کانال با نسبت های 2، 4 و 6 بر نیم رخ سرعت و غلظت با استفاده از سرعت سنج داپلر پرداخته شد. با بررسی تأثیر افزایش شعاع انحنا بر پروفیل سرعت جریان غلیظ در راستای قائم در انتهای قوس به ازای دبی 5/2 لیتر در ثانیه و غلظت بالادست 5/12 گرم در لیتر مشاهده شد در یک غلظت و دبی ثابت با افزایش سه برابری شعاع انحنا، سرعت در محور مرکزی کانال به دلیل کاهش اثر نیروی گریز از مرکز 40 درصد افزایش می‌یابد. همچنین نتایج نشان می دهد با 5/2 برابر شدن کدورت، پروفیل سرعت جریان غلیظ در انتهای قوس 37 درصد افزایش می‌یابد علت این امر را می‌توان به افزایش مؤلفه وزن سیال در اثر افزایش غلظت نسبت داد همچنین به دلیل بالا بودن غلظت جریان غلیظ در نزدیکی بستر موقعیت حداکثر سرعت جریان با افزایش غلظت به سمت بستر منتقل می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1.       Abad, J.D., Sequeiros, O.E., Spinewine, B., Pirmez, C., Garcia, M.H. and Parker, G., 2011. Secondary Current of Saline Underflow In A Highly Meandering Channel: Experiments and Theory. Journal of Sedimentary Research, 81: 787-813.
 
2.       Betteridge, K.F.E., Thorne, P.D. and Cooke, R.D., 2008. Calibrating multi-frequency acoustic backscatter systems for studying near-bed suspended sediment transport processes. Continental Shelf Research. 28: 227-235.
 
3.       Chanson, H., Takeuchi, M. and Trevethan, M., 2008. Using turbidity and acoustic backscatter intensity as surrogate measures of suspended sediment concentration in a small subtropical estuary. Journal of Environmental Management, 88: 1406-1416.
 
4.       Chmiel, O., Baselt, I. and Malcherek, A., 2018. Applicability of Acoustic Concentration Measurements in Suspensions of Artificial and Natural Sediments Using an Acoustic Doppler Velocimeter. Acoustics, 1: 59-77.
 
5.       Fernández, A., Ibáñez, A., Parrilla, M., Elvira, L., Bassat, Q. and Jiménez, J., 2021. Estimation of the concentration of particles in suspension based on envelope statistics of ultrasound backscattering. Ultrasonics, 116, 106501. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2021.106501
 
6.       Gartner, J.W., 2004. Estimating suspended solids concentrations from backscatter intensity measured by acoustic Doppler current profiler in San Francisco Bay, California. Marine Geology, 211: 169-187.
 
7.       Hejazi, K., Falconer, R.A. and Seifi, E., 2016. Denoising and despiking ADV velocity and salinity concentration data in turbulent stratified flows. Flow Measurement and Instrumentation, 52: 83-91.
 
8.       Holland, C.W. and Nielsen, P., 2022. Ocean acoustic boundary characterization multi-national experiments. Journal of the Acoustical Society of America, 151: A138-A138.
 
9.       Hosseini, S.A., Shamsai, A. and Ataie-Ashtiani, B., 2006. Synchronous measurements of the velocity and concentration in low density turbidity currents using an Acoustic Doppler Velocimeter. Flow Measurement and Instrumentation, 17: 59-68.
 
10.    Huang, R., Zhang, Q., Qi, P. and Liu, W., 2019. Concentration Measurement of Uniform Particles Based on Backscatter Sensing of Optical Fibers. Water, 11, 1955. https://doi.org/10.3390/w11091955.
 
11.    Kawanisi, K., 2004. Structure of Turbulent Flow in a Shallow Tidal Estuary. Journal of Hydraulic Engineering, 130: 360-370.
 
12.    Kawanisi, K. and Yokosi, S., 1997. Characteristics of suspended sediment and turbulence in a tidal boundary layer. Continental Shelf Research, 17: 859-875.
 
13.    Lin, J., He, Q., Guo, L., Van Prooijen, B.C. and Wang, Z.B., 2020. An integrated optic and acoustic (IOA) approach for measuring suspended sediment concentration in highly turbid environments. Marine Geology, 421, 106062. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2019.106062
 
14.    Mahdinia, M., Firoozabadi, B., Farshchi, M., Varnamkhasti, A.G. and Afshin, H., 2012. Large Eddy Simulation of Lock-Exchange Flow in a Curved Channel. Journal of Hydraulic Engineering, 138: 57-70.
 
15.    Meral, R., 2016. A study on the estimating of sediment concentration with turbidity and acoustic backscatter signal for different sediment sizes. Hydrology Research, 47: 305-311.
 
16.    Merckelbach, L.M., 2006. A model for high-frequency acoustic Doppler current profiler backscatter from suspended sediment in strong currents. Continental Shelf Research. 26: 1316-1335.
 
17.    Mori, N., Suzuki, T. and Kakuno, S., 2007. Experimental study of air bubbles and turbulence characteristics in the surf zone. Journal of Geophysical Research: Oceans, 112 (C5). https://doi.org/10.1029/2006JC003647
 
18.    Mosquera, R. and Pedocchi, F., 2019. Salinity estimation from Acoustic Doppler Velocimeter measurements. Continental Shelf Research, 180: 59-62.
 
19.    Nikora, V. and Goring, D., 2000. Flow Turbulence over Fixed and Weakly Mobile Gravel Beds. Journal of Hydraulic Engineering. 126: 679-690.
 
20.    Nikora, V., Goring, D. and Ross, A., 2002. The Structure and Dynamics of the Thin Near-bed Layer in a Complex Marine Environment: A Case Study in Beatrix Bay, New Zealand. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 54(5): 915-926.
 
21.    Nortek, A., 2001. Monitoring sediment concentration with acoustic backscattering instruments. Nortek Technical Note, 3: 1-5.
 
22.    Öztürk, M., 2017. Sediment Size Effects in Acoustic Doppler Velocimeter-Derived Estimates of Suspended Sediment Concentration. Water, 9, 529. https://doi.org/10.3390/w9070529
 
23.    Poleto, C. and Charlesworth, S., 2010. Sedimentology of aqueous systems. Wiley-Blackwell, Chichester, West Sussex, UK Hoboken, NJ.
 
24.    Pomázi, F. and Baranya, S., 2020. Comparative Assessment of Fluvial Suspended Sediment Concentration Analysis Methods. Water, 12, 873. https://doi.org/10.3390/w12030873.
 
25.    Sahin, C., Ozturk, M. and Aydogan, B., 2020. Acoustic doppler velocimeter backscatter for suspended sediment measurements: Effects of sediment size and attenuation. Applied Ocean Research, 94, 101975. https://doi.org/10.1016/j.apor.2019.101975.
 
26.    Sequeiros, O.E., Cantelli, A., Viparelli, E., White, J.D.L., García, M.H. and Parker, G., 2009. Modeling turbidity currents with nonuniform sediment and reverse buoyancy. Water Resources Research, 45. https://doi.org/10.1029/2008WR007422
 
27.    Shellenbarger, G.G., Wright, S.A. and Schoellhamer, D.H., 2013. A sediment budget for the southern reach in San Francisco Bay, CA: Implications for habitat restoration. Marine Geology. 345: 281-293.
 
28.    SonTek., 1997. SonTek Doppler current meters-Using signal strength data to monitors suspended sediment concentration. SonTek San Diego.
 
29.    Voulgaris, G. and Meyers, S.T., 2004. Temporal variability of hydrodynamics, sediment concentration and sediment settling velocity in a tidal creek. Continental Shelf Research, 24: 1659-1683.
دوره 18، شماره 2 - شماره پیاپی 53
تابستان 1403
صفحه 117-129

  • تاریخ دریافت 17 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 26 آذر 1404
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1403