بررسی آزمایشگاهی سرعت پیشروی جریان در جت سطحی مستطیلی همگرا با و بدون شیب طولی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه سازه‌های دریایی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

2 گروه سازه‌های آبی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در این مطالعه، نتایج مشاهدات آزمایشگاهی انجام شده بر روی تراژکتوری و سرعت پیشروی جریان جت‌های سطحی مستطیلی همگرا و شیبدار در محیط پذیرنده ساکن ارائه گردیده است. به منظور شبیه‌سازی فرآیند تخلیه از فلومی به طول 2/3، عرض 6/0 و ارتفاع 9/0 متر به عنوان محیط پذیرنده و کانال مستطیلی با عرض کف 6 سانتیمتر به عنوان تخلیه کننده‌ی سطحی استفاده گردید. کانال تخلیه در چهار زاویه‌ی همگرایی 5/12، 25، 45 و 90 درجه طراحی گردید. کانال مذکور در سه شیب متفاوت 0، 4 و 8 درصد سیال جت را مماس بر سطح محیط پذیرنده تزریق می‌نمود. سیال پذیرنده از آب شرب و سیال جت از انحلال نمک در آب شرب و در سه غلظت 5، 15 و 45 گرم بر لیتر تهیه می‌گردید. پس از اجرای آزمایش‌ها، با استفاده از فرآیند روندیابی تصاویر، اقدام به تحلیل داده‌های برداشت شده گردید. در این راستا تأثیر متغیرهای هندسی و هیدرولیکی بر تراژکتوری و سرعت پیشروی جریان مورد بررسی قرار گرفت. مطابق نتایج بدست آمده، افزایش شیب و کاهش زاویه‌ی همگرایی کانال موجب افزایش طول تراژکتوری و کاهش سرعت پیشروی جریان می‌گردد. کاهش عدد فرود چگال نیز موجب کاهش طول تراژکتوری می‌گردد. همچنین، به منظور بررسی تأثیر همگرایی بر مسیر حرکت جریان، با مقایسه‌ی نتایج تراژکتوری جریان در کانال‌های همگرا و کانال‌های ساده، پیشروی نسبی بیشتر در کانال‌های همگرا مشاهده گردید. در نهایت با استفاده از تحلیل آماری داده‌ها، ارتباط سرعت پیشروی جریان و پارامترهای وابسته مشخص گردید. رابطه‌ی حاصل مقدار ریشه‌ی میانگین مجموع مربعات خطا را 034/0 ارائه نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahadiyan, J. and Musavi-Jahromi, H. 2009. Evaluation of Effective Parameters on Buoyant Jets Development in the Stagnant Ambient Fluid. J. Water and Soil 23 (4): 179-192.

Abessi, O., Saeedi, M., Hajizadeh-Zaker, N. and Kheirkhah, H. 2010. Flow Characterization Dilution in Surface Discharge of Negatively Buoyant Flow in Stagnant and Non-Stratified Water Bodies. J. Water and Wastewater 4: 71-82.

Abessi, O., Saeedi, M., Hajizadeh-Zaker, N. and Kheirkhah-Gildeh, H. 2011. Waste Field Characteristics, Ultimate Mixing and Dilution in

 

 

Surface Discharge of Dense Jets into Stagnant Water Bodies. J. Water and Wastewater 1: 2-14.

Ahadiyan, J. and Musavi-Jahromi, H. 2009. Effects of Jet Hydraulic Properties on Geometry of Trajectory in Circular Buoyant Jets in the static Ambient Flow. J. Applied Sci 9 (21): 3843-3849, 2009.

Bashitialshaaer, R., Larson, M. and Persson, K.M. 2012. An Experimental Investigation on Inclined Negatively Buoyant Jets. J. Water 2012, 4, 720-738.

Bleninger, T. and Jirka, G.H. 2008. Modeling and Environmentally Sound Management of Brine Discharges from Desalination Plants. Desalination, Vol. 221, PP 585-597.

Bleninger, T., Neipelt, A. and Jirka, G.H. 2009. Desalination Plant Discharge Calculator. Paper BD 180 EDS Congress. May 17-20, Baden-Baden, Germany.

Cipollina, A., Brucato, A., Grisafi, F. and Nicosia, S. 2005. Bench-Scale Investigation of Inclined Dense Jets. J. Hydraul. Eng, ASCE 131 (11), 1017-1022.

Danoun, R. 2007. Desalination Plants: Potential Impacts of Brine Discharge on Marine Life. The Ocean Technology Group, University of Sydney, Australia.

Dunn, W. E., Policastro, A. J. and Paddock, R. A. 1975. Surface Thermal Plumes: Evaluation of Mathematical Models for the Near and Complete Field. Argonne National Laboratory, Center for Environmental Studies, 1975, 397PP.

Ferrari, S. and Querzoli, G. 2010. Mixing and Re-Entrainment in a Negatively Buoyant Jet, J. Hydraul. Res, Vol. 48, No. 5 (2010), PP. 632-640.

Gustafsson, B. and Larsen, I. 1970. Jet Diffusion in Stagnant Stratified Waters. Water Research Pergamon Press Vol. 4, PP 353-361.

Jones, G., Nash, D., Doneker, L. and Jirka, H. 2007. Buoyant Surface Discharge into Water Bodies. I: Flow Classification and Prediction Methodology, J. Hydraul. Eng, ASCE, 133(9), 1010-1020.

Kassem, A., Imran, J. and Khan, J.A. 2003. Three-Dimensional Modeling of Negatively Buoyant Flow in Diverging Channels, J. Hydraul. Eng, 2003. 129: 936-947.

 Kheirkhah, H., Mohammadian, A., Nistor, I. and Qiblawey, H. 2014. Numerical Modeling of Brine Discharges Using Open FOAM , Proceeding of the International Conference on New Trends in Transport Phenomena, Canada, 2014, Paper No. 51.

Nashat , A. A., Abozeid, G., Mohamed, A. A. and Darweesh, M.S. 2010. Hydraulics of Surface Polluted Water-Jet in Open Channel Flow. J. Engineer. Sci, Assiut University, Vol. 38, No. 1, PP. 71-84, January 2010.

Palomar, P., Lara, L. J., Rodrigo, M. and Alvarez, A. 2012. Near Field Brine Discharge Modeling Part 1: Analysis of Commercial Tools. Desalination Vol. 290, PP 14-27.

Pincine, A. B. and List, E. J. 1973. Disposal of Brine into an Estuary. J. Water Pollutant. Control Fed, 45, 2344-2335.

Roberts, P. J. W., Ferrier, A. and Daviero, G. 1997. Mixing in Inclined Dense Jets. J. Hydraul. Eng, ASCE, 123(8), 693-699.

Shahrabani, D. M. and Ditmars, J. D. 1976. Negatively Buoyant Slot Jets, Coastal Engineering 1976.

Voustrou, M. K., Yannopoulos, P. C. and Christodoulou, G.C., 2015. Experiments on Plane Negatively Buoyant Jets. E-proceeding of the 36th IAHR World Congress 28 June-3 July, Hague, Netherlands.

Zeitoun, M. A., Raid, R. O., Mctillenny, W. F., and Mitchell, T. M. 1972. Model Studies of Outfall Systems for Desalination Plants. Part 3: Numerical Simulation and Design Considerations. Res and Devel. Progress Rep. No. 804, Office of Saline Water, U. S. Dept. of Interior, Washington, D. C