پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 418 |
| تعداد مقالات | 5,504 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,204,007 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,401,169 |
مطالعه اثر باد بر رفتار هیدرودینامیکی جریان چگال رهاسازی توده | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 4، دوره 53، شماره 9، آذر 1400، صفحه 4807-4826 اصل مقاله (2.63 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2021.19158.6962 | ||
| نویسندگان | ||
| پارسا نظمی1؛ احسان خواصی* 2؛ صادق رستمی ده جلالی1 | ||
| 1دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران | ||
| 2گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زنجان | ||
| چکیده | ||
| در مطالعه حاضر انتشار جریان گل‌آلود رهاسازی توده به‌صورت دوبعدی، تحت تأثیر جریان باد با استفاده از نرم‌افزاری متن‌باز، مدل‌سازی شده است. جهت حل این مسئله از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ به منظور مشاهده دقیق‌تر پدیده‌های آشفته، استفاده شده است. با توسعه حل‌گر دوفازی نرم‌افزار مذکور به‌گونه‌ای که معادلات روش حجم سیال با معادله اسکالر غلظت جفت شوند، مسئله سه‌فاز به‌صورت یک فاز مخلوط سیال چگال و آب خالص درکنار فاز هوا شبیه‌سازی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که افزایش سرعت باد سبب کاهش نیروی شناوری محرک جریان گل‌آلود و هم‌‌چنین افزایش درون‌آمیختگی می‌شود که معنای آن آلودگی سریع‌تر نواحی آبی است. این افزایش سرعت باد باعث افزایش تنش برشی دیوار نیز می‌شود با این تفاوت که مقدار تنش برشی دیوار در سرعت‌های باد کم، چشم‌گیر نیست و این خود مانع از تغییر قابل ملاحظه در رفتار رسوب‌گذاری جریان می‌شود. با بررسی رفتار رسوب‌گذاری جریان، مشاهده می‌شود که در سرعت‌های باد زیاد، جریان باد موافق با جریان گل‌آلود، تأثیرات زیان‌بارتری نسبت به جریان باد مخالف دارد و انباشت رسوب آن بیش‌تر است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| جریان باد؛ جریان گل‌آلود؛ پدیده‌های آشفته؛ رسوب‌گذاری؛ روش حجم سیال | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Studying Wind Effect on the Hydrodynamic Behavior of Lock-Exchange Density Current | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Parsa Nazmi1؛ Ehsan Khavasi2؛ Sadegh Rostami Dehjalali1 | ||
| 1Department of Mechanical Engineering, University Of Zanjan, Zanjan, Iran | ||
| 2Mechanical engineering department, University of Zanjan | ||
| چکیده [English] | ||
| In the present study, the two-dimensional lock-exchange turbidity current under the influence of wind flow is modeled using open-source software. To solve this, the large eddy simulation method has been used in order to observe turbulent phenomena more accurately. By developing the two-phase solver of the software so that the equations of the volume of fluid method are coupled with the scalar equation of concentration, the three-phase problem is simulated as a phase of a mixture of dense fluid and pure water next to the air phase. The results show that an increase in wind speed reduces the buoyancy force driving the turbidity current and increases the entrainment, which means faster pollution of water areas. This increase in wind speed also increases the wall shear stress, with the difference that the amount of wall shear stress at low wind speeds is not significant. So this prevents a significant change in the deposition behavior of the current. Studying the current's sedimentation behavior, showed that at high wind speeds, the co-current wind flow corresponding to the turbidity current has more harmful effects than the reverse wind flow and its sediment accumulation is getting higher. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Wind flow, Turbidity current, Turbulent phenomena, Sedimentation, Volume of fluid method | ||
| مراجع | ||
|
[1] R.I. Wilson, H. Friedrich, C. Stevens, Turbulent entrainment in sediment-laden flows interacting with an obstacle, Physics of Fluids, 29(3) (2017) 036603. [2] R. Manica, Sediment gravity flows: Study based on experimental simulations, Hydrodynamics-Natural Water Bodies, 1 (2012). [3] A. Koohandaz, E. Khavasi, H. Yousefi, H. Sadeghi Sarsari, Air flow effect on the behavior of lock-exchange gravity current, Journal of Hydraulic Structures, 6(1) (2020) 33-54. [4] F. Necker, C. Härtel, L. Kleiser, E. Meiburg, High-resolution simulations of particle-driven gravity currents, International Journal of Multiphase Flow, 28(2) (2002) 279-300. [5] F. De Rooij, S. Dalziel, Time-resolved measurements of the deposition under turbidity currents, in: Proceedings of the Conference on Sediment Transport and Deposition by Particulate Gravity Currents, Leeds, 1998. [6] M. Nasr-Azadani, B. Hall, E. Meiburg, Polydisperse turbidity currents propagating over complex topography: comparison of experimental and depth-resolved simulation results, Computers & Geosciences, 53 (2013) 141-153. [7] M. Nasr-Azadani, E. Meiburg, Turbidity currents interacting with three-dimensional seafloor topography, Journal of Fluid Mechanics, 745 (2014) 409. [8] K. Bhaganagar, Role of head of turbulent 3-D density currents in mixing during slumping regime, Physics of Fluids, 29(2) (2017) 020703. [9] S.a.K. Teymouri, Ehsan., Numerical study of lock exchange turbidity current depositional behavior in stratified environment, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 50(1-3) (2018). [10] W. Ding, T. Wu, B. Qin, Y. Lin, H. Wang, Features and impacts of currents and waves on sediment resuspension in a large shallow lake in China, Environmental Science and Pollution Research, 25(36) (2018) 36341-36354. [11] A. Gkesouli, A. Stamou, A CFD modeling procedure to assess the effect of wind in settling tanks, Journal of Hydroinformatics, 21(1) (2019) 123-135. [12] L. Morales‐Marin, J. French, H. Burningham, R. Battarbee, Three‐dimensional hydrodynamic and sediment transport modeling to test the sediment focusing hypothesis in upland lakes, Limnology and Oceanography, 63(S1) (2018) S156-S176. [13] X. Xie, M. Li, W. Ni, Roles of Wind‐Driven Currents and Surface Waves in Sediment Resuspension and Transport During a Tropical Storm, Journal of Geophysical Research: Oceans, 123(11) (2018) 8638-8654. [14] P. Lopes, Free-surface flow interface and air-entrainment modelling using OpenFOAM, 2013. [15] O. Ubbink, Numerical prediction of two fluid systems with sharp interfaces, (1997). [16] J.U. Brackbill, D.B. Kothe, C. Zemach, A continuum method for modeling surface tension, Journal of computational physics, 100(2) (1992) 335-354. [17] S.K. Friedlander, Smoke, dust and haze: Fundamentals of aerosol behavior, wi, (1977). [18] W.C. Hinds, Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles, John Wiley & Sons, 1999. [19] S.B. Pope, Turbulent flows, in, IOP Publishing, 2001. [20] H. Tofighian, E. Amani, M. Saffar-Avval, A large eddy simulation study of cyclones: The effect of sub-models on efficiency and erosion prediction, Powder Technology, 360 (2020) 1237-1252. [21] W.-W. Kim, S. Menon, A new dynamic one-equation subgrid-scale model for large eddy simulations, in: 33rd Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 1995, pp. 356. [22] J. Pelmard, S. Norris, H. Friedrich, LES grid resolution requirements for the modelling of gravity currents, Computers & Fluids, 174 (2018) 256-270. [23] L. Ottolenghi, C. Adduce, R. Inghilesi, V. Armenio, F. Roman, Entrainment and mixing in unsteady gravity currents, Journal of Hydraulic Research, 54(5) (2016) 541-557. [24] R. Ouillon, E. Meiburg, B.R. Sutherland, Turbidity currents propagating down a slope into a stratified saline ambient fluid, Environmental Fluid Mechanics, 19(5) (2019) 1143-1166. [25] Y. NiÑo, F. Lopez, M. Garcia, Threshold for particle entrainment into suspension, Sedimentology, 50(2) (2003) 247-263. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 682 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 789 |
||