هیدروفیزیک
سال:1397 | دوره:4 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

در تحقیق حاضر اندازه گیری های میدانی و یک مدل عددی سه بعدیROMS)) به منظور مطالعه میدانی و شبیه سازی ساختار جبهه ترموهالاینی خلیج فارس در دریای عمان مورداستفاده قرارگرفته است. نتایج شبیه سازی، شکل گیری یک جبهه ترموهالاینی را در عمق 80 متر در جهت شمال شرقی-جنوب غربی در دهانه دریای عمان نشان می دهد. تغییرات فصلی جبهه ترموهالاینی، گرادیان های دما و شوری را در زمستان به صورت یک زبانه باریک در ساحل جنوبی عمان و در تابستان به صورت یک جریان جداشده از ساحل نشان می دهد که تا میانه دریای عمان پیشروی می کند. جبهه ترموهالاینی در تمام طول سال در این منطقه مشاهده شده و در تابستان، به صورت یکپارچه و در زمستان به شکل تکه ای است. نفوذ آب های گرم و شور خلیج فارس به دریای عمان افزایش محلی شوری را در لایه های میانی در زمستان بین عمق 450-150 متر و در تابستان بین عمق 400-100 متر نشان می دهد که بیان کننده دو مرز در بالا و پایین لایه ها است. همرفت پخش دوگانه و رژیم انگشتی به ترتیب در مرزهای بالا و پایین مشاهده می شوند. الگوهای پیچیده جریانات اقیانوسی نتیجه ای از مونسون های متناوب خلیج فارس و دریای عمان هستند. الگوی غالب گردش آب سطحی در دریای عمان در زمستان یک گردش سیکلونی در 58 درجه شرقی و در تابستان یک گردش آنتی سیکلونی در 25 درجه شمالی و پیچک های دوقطبی با یک سیکلون در غرب و یک آنتی سیکلون در شرق رأس الحمراء است.

در مطالعه ی حاضر، از مدل MITgcm برای مدل سازی جبهه ی سطحی دریای عمان استفاده شده است. منطقه ی موردمطالعه شامل قسمتی از تنگه هرمز و دریای عمان (3/27-5/22 درجه ی شمالی و 7/61-2/56 درجه ی شرقی) است. داده های اولیه (دما، شوری، باد، شار گرمای خالص، تبخیر و بارش) به مدل معرفی شدند. مدل برای 15 سال اجرا شده تا به پایداری برسد. مقایسه ی خروجی های مدل و داده های اندازه گیری (شامل داده های اندازه گیری و ماهواره) توافق خوبی را نشان می دهد. نتایج مدل نشان دهنده ی وجود جبهه ی رأس الحد در سواحل جنوبی دریای عمان است که پهنا و گستردگی آن به صورت مکانی و زمانی تغییر کرده و در زمستان به علت شدت وزش بادهای شمال غربی، پهن تر و گسترده تر و در تابستان و پاییز گستردگی کمتری دارد. وجود سیکلون ها با شعاع بیشتر در زمستان و بهار در سطح دریای عمان مشخص است. در تابستان و پاییز با افزایش ناپایداری وجود آنتی سیکلون ها در سطح دیده می شود که با نتایج مدل سازی و مشاهدات قبلی در توافق است. چگالی در مرکز این سیکلون ها به kg/m^3 1026 می رسد. بیشینه اختلاف چگالی بین شمال و جنوب دریای عمان در زمستان (kg/m^3 1) و کمینه ی اختلاف چگالی در پاییز (kg/m^3 5/0) محاسبه شد. افزایش گرادیان چگالی افقی در طول جبهه به افزایش سرعت قائم و ایجاد ناپایداری باروکلینیکی منجر می شود. عمق جبهه در زمستان بیشینه m80، در بهار کمینه m55 و در تابستان و پاییز m60 است. فرکانس شناوری در زمستان 1-s 007/0، در بهار 1-s023/0 و در تابستان و پاییز 1-s022/0 و نسبت بیشترین طول موج رشد یافته به شعاع تغییر شکل راسبی در زمستان 5/1، در بهار 65/0 و در تابستان و پاییز 61/0 محاسبه گردید مقدار محاسبه شده در زمستان به مقدار تجربی نزدیک تر است.

با توجه به بحران های پیش رو در خصوص استحصال انرژی و آلودگی های محیط زیست توربین های بادی شناور می توانند عملی ترین و اقتصادی ترین روش برای استخراج منابع عظیم انرژی باد فراساحلی در آب های عمیق و عمق متوسط باشند. توربین های بادی شناور سازه های پیچیده ای هستند که تحت اثر هم زمان تحریکات باد و موج قرار دارند. دینامیک سازه ای کوپل و معادلات پاسخ حرکت این توربین ها غیرخطی شدگی های هندسی میان حرکت های نسبی و سرعت ها را نشان می دهد توربین بادی شناور یک سیستم سازه ای مرکب آیرو-هایدرو-سرو-الاستیک هست؛ که برای چنین سازه هایی می بایست معادلات حرکت غیرخطی کوپل شده با در نظر گرفتن نیروهای تحریک و میرایی غیرخطی شامل تمام اثرات ناشی از باد و موج در حوزه ی زمان حل شوند. در پژوهش حاضر، آنالیز پاسخ های حرکت برای شرایط عملیاتی حرکات انتقالی و دورانی به منظور بررسی عملکرد و پایداری سازه ای توربین بادی شناور اسپار تحت نیروهای شناوری و هیدرودینامیک امواج موردبررسی قرار گرفته است. در این راستا اقدام به توسعه مدل عددی با استفاده از نرم افزار متلب گردید. پیش از انجام شبیه سازی دینامیکی توربین بادی شناور موردبررسی در این پژوهش به صحت سنجی مدول های موجود در مدل پرداخته می شود. درنهایت نتایج به دست آمده در حوزه ی زمان ارائه شده اند نتایج به دست آمده نشان می دهند در حرکات انتقالی، بیشترین و کمترین میزان نیروی شناوری به ترتیب در جهت های عمودی و عرضی و بیشترین و کمترین میزان نیروی هیدرودینامیک به ترتیب در جهت های طولی و عرضی بوده است. همچنین در حرکات دورانی، بیشترین و کمترین میزان نیروی شناوری به ترتیب در جهت های طولی و عمودی و حداکثر و حداقل میزان نیروی هیدرودینامیک به ترتیب در جهت های عمودی و عرضی بوده است. بررسی کمّی نتایج به دست آمده نشان می دهد، مقدار نیروی شناوری در راستای محور X حداقل 16000-کیلونیوتن و حداکثر 500 کیلو نیوتن در راستای محور Y حداقل 50-کیلونیوتن و حداکثر 550 کیلونیوتن و در راستای محور Z حداقل 82000 کیلونیوتن و حداکثر 7800 کیلونیوتن بوده است. همچنین مقدار نیروی هیدرودینامیک در راستای محور X حداقل 350-کیلونیوتن و حداکثر 350 کیلونیوتن در راستای محور Y حداقل صفر و حداکثر 6/2 نیوتن و در راستای محور Z حداقل صفر و حداکثر 260 کیلونیوتن بوده است.

جریان های برگشتی از مشهودترین عوارض در منطقه ی خیزاب ساحلی محسوب می شوند. این عوارض از خط ساحل به سمت دریا امتداد دارند و دسته بندی آن ها طبق مکانیزم نیروهای کنترل کننده ی حاکم بر منطقه ی خیزاب ساحلی است. در این پژوهش، نخست الگویی برای چگونگی نقل مکان کرانه راستای جریان های برگشتی کانالیزه با استفاده از نرم افزار مایک 3/21ارائه شده است. در مرحله ی بعدی الگوی ارائه شده از طریق رابطه ی سرک(CERC) مورد صحت سنجی و تأیید قرار گرفته، سپس نتایج مدل با مشاهدات میدانی سایر محققین از طریق بررسی میانگین نرخ جابه جایی جریان برگشتی (V) و سرعت جریان کرانه راستا (vl) مورد مقایسه قرار گرفتند که تطابق بسیار خوبی بین آن ها وجود داشته است. نتایج اصلی این تحقیق نشان می دهد که نقل مکان کرانه راستای جریان های برگشتی کانالیزه به شیب بستر و عمق کانال های جریان برگشتی وابسته است. نتایج دیگر این تحقیق نیز علت مساعد بودن سواحلی با حالت میانه را برای تشکیل این نوع خاص از جریان های برگشتی تشریح می کند.

تحقیق پیش رو با هدف محاسبه ی انرژی باد فراساحلی در ترازهای مختلف جوی از سطح تا تراز 200 متری، میدان رژیم باد در سه حوضه ی شمالی، میانی و جنوبی دریای خزر بررسی شده است. در این زمینه دادة مؤلفه های سرعت باد پایگاه ECMWF در ارتفاع 10 متر از سطح دریا با دقت مکانی 125/0 درجه و گام زمانی 6 ساعته، برای سال های 2005 تا 2014 گردآوری و با نرم افزار پایفرت میانگین سرعت و انرژی باد به صورت ماهانه و سالانه برای سه حوضه ی خزر بررسی و پتانسیل این منبع تجدیدپذیر برای تعدادی از مهم ترین میدان های هر حوضه ارزیابی شده است. یافته ها، حوضة میانی و شمالی را با مقدار میانگین سالانة انرژی، 4/1 و 6/1 مگاوات ساعت بر مترمربع در ارتفاع شاخص 10 متر نشان می دهند؛ به لحاظ بهره مندی از بیشینه انرژی باد برای تأمین بخشی از انرژی الکتریکی سکوهای نفت و گاز فراساحل مناسب هستند که این مقدار انرژی ارتفاعات بالاتر از سطح دریا افزایش می یابند. نتایج مقایسه ی میانگین توان تولیدی در توربین بادی زیمنس در ماه، در چهار میدان نفت و گاز فراساحلی نشان داد که میدان کاشگن واقع در حوضه ی شمالی، با میانگین ماهانه 8/448 مگاوات ساعت دارای بیشترین میزان توان تولیدی و میدان های گانشلی، سردار جنگل و اینکیه مور به ترتیب با توان تولیدی 6/336، 6/155و 4/119مگاوات ساعت در ماه به لحاظ توان خروجی در رتبه های بعدی قرار گرفته اند.

هدف از این تحقیق، مطالعه و بررسی رخداد پدیده ی اقیانوسی-جوی فراجوشی در سواحل ایرانی دریای عمان است. به دلیل ویژگی های منحصربه فرد نواحی فراجوشی، مطالعه ی آن در امتداد سواحل جاسک حائز اهمیت است. به منظور بررسی رخداد فراجوشی ساحلی در جاسک از نرم افزار آرک جی ای اس و مدل هیدرودینامیکی نرم افزار مایک 3 استفاده شد. با نرم افزار آرک جی ای اس، نقشه های الگوی باد غالب، دمای سطح دریا و فراوانی غلظت کلروفیل-aبا استفاده از داده های سنجش ازدور ماهواره ای به عنوان شواهد اولیه مبنی بر وقوع سیستم فراجوشی برای سال 2016 آماده شد. در بخش شبیه سازی از یک شبکه بندی افقی با تکنیک مش بندی نامنظم و شبکه بندی قائم با 10 لایه ی سیگما در نرم افزار مایک 3 استفاده شد. پس از تنظیم، اجرا و کالیبره کردن مدل، نتایج برای بندر جاسک مورد بررسی قرار گرفت. این نتایج به همراه تصاویر ماهواره ای که با نرم افزار آرک جی ای اس، بازخوانی شده، نشان دهنده ی رخداد فراجوشی ساحلی در بندر جاسک در دوره ی گذر از مونسون (اکتبر و نوامبر) بود که با الگوی باد غالب در دریای عمان به خصوص در سواحل جنوب شرقی ایران کاملاً مطابقت دارد.

یکی از روش های تشخیص حضور شناورهای سطحی و زیرسطحی، آشکارسازی تغییرات میدان مغناطیسی در محیط اطراف شناور است. روش معمول برای کاهش تغییرات میدان مغناطیسی ایجادشده در اطراف شناور، استفاده از مجموعه ی حلقه های حامل جریان الکتریکی است. جریان الکتریکی هر مدار بسته، باید طوری تنظیم شود که میدان مغناطیسی حاصل از مجموعه ی مدارهای الکتریکی برابر با میدان مغناطیسی اطراف شناور ولی در خلاف جهت آن باشد. در این تحقیق نرم افزاری در زبان سی شارپ به اسم جبران ساز مغناطیسی ساخته شده که هندسه حلقه های بسته ی جریان الکتریکی، محل نصب و اندازه مؤلفه های میدان مغناطیسی را دریافت کرده و جریان الکتریکی مربوط به هر مدار بسته را محاسبه می نماید که با این کار میدان مغناطیسی در اطراف شناور، کاسته می شود. صحت و دقت نرم افزار ساخته شده با استفاده از روابط تحلیلی میدان مغناطیسی بررسی شده، سپس یک زیردریایی در نرم افزار کامسول شبیه سازی شد و از داده های آن برای شبیه سازی در نرم افزار جبران ساز مغناطیسی، استفاده شد. نتایج به دست آمده از نرم افزار جبران ساز مغناطیسی توافق بسیار خوبی با نتایج حاصل از نرم افزار کامسول داشت و توانسته بود میدان مغناطیسی را به خوبی پیش بینی نماید.

این مقاله به بررسی و برآورد تغییرات شوری سطحی آب خلیج فارس با استفاده از داده های ماهواره ای بر مبنای روشی جدید می پردازد. هدف و نوآوری اصلی این کار پژوهشی آن است که بر مبنای روش های آماری مناسب و قابل اعتماد از توانایی داده های سنجش از راه دور ماهواره ای برای برآورد کم هزینه، آسان و در بازه زمانی مناسب جهت تعیین شوری سطح خلیج فارس استفاده می کند. در این تحقیق از داده های ماهواره ای سنجنده مودیس و سنجنده گمانه زن مایکروویو پیشرفته واحدB استفاده شده است و الگوریتم آماری جدیدی برای آنالیز داده های آن ها ارائه شده است. الگوریتم جدید مبتنی بر روش رگرسیون خطی چندگانه در نرم افزار آماری R است. داده های موردمطالعه به مدت یک سال جمع آوری شده است و برمبنای الگوریتم پیشنهادی در این نرم افزار مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل از پردازش داده ها بر مبنای روش پیشنهادی حاکی از آن است که استفاده از داده های ماهواره ای سنجنده های یادشده برای تعیین الگوی شوری سطحی آب خلیج فارس دقت کافی را دارند، همچنین بر مبنای روش جدید پیشنهادی می توان یک پایگاه داده آماری مفید و با دقت مناسب ایجاد نمود.

هدف کلی این مطالعه استخراج الگوریتمی ساده برای بازیابی پارامترهای کیفیت آب سدهای مخزنی با استفاده از داده های ماهواره ای لندست 8 است. پارامتر کیفیت آب موردمطالعه هدایت الکتریکی است که از پارامترهای اصلی کیفیت آب بوده و می توان بر اساس مقادیر آن سطح کیفیت آب را بررسی نمود. تجزیه وتحلیل رگرسیون بین مقادیر اندازه گیری شده هدایت الکتریکی در سه ایستگاه نمونه برداری و مقادیر بازتاب از سطح آب، به دست آمده از باندهای طیفی لندست 8 انجام گرفت و مدل های رگرسیون برای به دست آوردن مقادیر هدایت الکتریکی در کل سطح سد توسعه داده شد. در نهایت با اعمال مدل رگرسیون روی تصویر ماهواره ای منطقه، نقشه پهنه بندی هدایت الکتریکی سد گلابر زنجان برای ماه های مرداد و شهریور سال 94 به دست آمد. سپس با داشتن اطلاعات ده ماه گذشته از سه ایستگاه، مقادیر هدایت الکتریکی هر سه ایستگاه با تحلیل روند سری زمانی پیش بینی شد و نقشه های توزیع پارامتر هدایت الکتریکی مرداد و شهریور 94 این بار با استفاده از مقادیر پیش بینی شده به دست آمد و نتایج مقایسه شد. نتایج نشان داد که بیشتر پیکسل های نقشه، ازنظر هدایت الکتریکی اختلافی کمتر از 50 واحد دارند و استفاده از پیش بینی با سری های زمانی در مواقعی که کمبود مشاهدات میدانی مطرح است، می تواند مفید باشد.

امواج آکوستیکی ناشی از کارکرد موتور و بقیه تجهیزات داخلی شناور، در صورت عبور از بدنه کامپوزیتی، موجب تشخیص شناور توسط مین های دریایی به ویژه مین های آکوستیکی می شود. در نتیجه کنترل و کاهش میزان صوت عبوری از بدنه شناور در مناطق عملیاتی مین گذاری شده، اهمیت حیاتی دارد. در این تحقیق با توجه به اهمیت عبور امواج آکوستیکی از بدنه شناورهای خاص، میزان عبور امواج آکوستیکی از مواد مختلف کامپوزیتی با ساختارهای لایه ای و ساندویچی در آب به صورت های تئوری و تجربی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. برای انجام آزمون ها، پنج عدد صفحه کامپوزیتی ساخته شده و پس از قراردادن آن ها در آب، میزان عبور امواج آکوستیکی از هر صفحه در دو بازه ی فرکانسی مختلف به صورت مجزا اندازه گیری شده است. نمونه ی اول پانل ساندویچی با هسته ی فوم پی وی سی و پوسته هایی مرکب از الیاف شیشه و کربن، نمونه ی دوم دارای ساختار لایه ای شامل چند لایه الیاف شیشه، نمونه ی سوم مانند نمونه ی دوم اما با تعداد لایه های بیشتر، نمونه ی چهارم پانل ساندویچی با هسته ی چوب بالسا و پوسته هایی شامل الیاف شیشه و نمونه ی آخر مانند نمونه ی چهارم اما با هسته ی فوم پی وی سی انتخاب شده است. در پایان نتایج مربوط به صفحه ها به صورت نمودار بیان شده و مقایسه های موردنیاز و کاربردی بین نتایج تجربی و محاسبات تئوری صورت گرفته است. نمونه های اول و آخر قابلیت جذب بیشتری نسبت به نمونه های دیگر دارند حتی نمونه ی اول که دارای الیاف کربن است، قابلیت آن کمی بهتر از نمونه ی آخر می باشد. قابل توجه است که نتایج به دست آمده نقش مهمی در انتخاب مواد کامپوزیتی و طراحی مناسب بدنه ی شناور کامپوزیتی دارد.