هیدروفیزیک
سال:1397 | دوره:4 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

در مطالعة حاضر، وقوع فراجوشی بخش شمالی خلیج عمان در سال 2012 بررسی شد که از داده های دمای سطح دریا مربوط به سنجندة مودیس، دمای سطح دریا ثبت شده بویه ی چابهار، مربوط به سازمان بنادر و دریانوردی، سرعت و جهت باد ایستگاه هواشناسی چابهار و ECMWF، متوسط روزانه ی دمای آب دریا در ترازهای مختلف HYCOM+NCODA استفاده شد. با مقایسه ی داده های ثبت شده ی بویه ی چابهار، رابطه ای برای تصحیح داده های ماهواره ای دمای سطح دریا استخراج شد و از آن ها برای تصحیح داده ها در روزهای 6 فوریه و 30 دسامبر (2012) استفاده شد. گلباد ایستگاه هواشناسی چابهار برای روزهای گفته شده، نشان دهنده ی بادِ ماندگار شمالی، در امتداد ساحل ایرانی در شمال خلیج عمان است. تغییرات نمودارهای دما در ترازهای مختلف و منحنی گرماشیب، نشان دهنده ی وقوع فراجوشی در روزهای گفته شده است. در 6 فوریه، آب سردتر نسبت به آب سطحی با دمای حدود  C21 از ترازهای پایین تر بالا آمده و تا فاصله ی حدود 18 کیلومتری دور از ساحل گسترش یافته و در روز 30 دسامبر، آب سرد با دمای حدود  C24 از ترازهای پایین تر بالا آمده و تا فاصله ی حدود 12 کیلومتری دور از ساحل گسترش یافته است. آب بالا آمده در روز 6 فوریه مربوط به ترازهای پایین تری است که این موضوع با توجه به گلبادهای رسم شده و بیشتر بودن سرعت باد، مطابق انتظار بود.

در این تحقیق با استفاده از مدل هیبریدی های کام، به بررسی نقش اصطکاک بستر در جبهه شوری پرداخته شده است. های کام یک مدل عددی اقیانوسی است که از سیستم مختصات عمودی هیبریدی (شامل دستگاه های مختصات عمودی ژئوپتانسیل، سیگما و ایزوپیکنال) بهره می گیرد. در این تحقیق از وضوح 05/0 درجه افقی و 29 لایه هیبریدی برای انجام شبیه سازی بکار گرفته شده است ومحدوده شبیه سازی شامل کل خلیج فارس وبخش زیادی دریای عمان (تا 9/59 درجه شرقی) هست؛ مدل با استفاده از شرایط اولیه از داده های با وضوح 25/0 درجه، شرط مرزی اسفنجی در شرق دریای عمان با زمان تنظیم 78 روز و منطقه بافر به عرض 50 کیلومتر و داده های واداشت جوی سی اف اس وی دو (نسخه دوم سی اف اس آر) با وضوح 2/0 درجه مکانی وگام زمانی یک ساعته می باشد. گام زمانی باروتروپیکی (مد سریع) و بارو کلینیکی به ترتیب 15 و 120 ثانیه بوده و مدل به مدت 5 سال از ابتدای سال 2011 تا انتهای سال 2015 اجرا گردید، سپس نتایج سال 2015 برای بحث و بررسی انتخاب شد. جبهه شوری، محل ناپایداری بارو کلینیکی است و در ماه های تابستان (با چینه بندی قوی چگالی) به صورت پیچک های سیکلونی (مرکز شوری بیشتر) و آنتی سیکلونی(مرکزشوری کمتر) ظاهر می شود که در ماه آگوست بیشترین فعالیت پیچکی وجود دارد. در این ناپایداری علاوه بر تغییر فصل و چینه بندی چگالی، نقش اصطکاک بستر نیز مهم هست. یک بار اصطکاک بستر را نصف و بار دیگر دو برابر می کنیم، نتایج به وضوح نشان می دهد که پیشروی جبهه شوری به داخل خلیج فارس با ضریب درگ بستر رابطه عکس دارد. همچنین در اصطکاک بستر کمتر، پیچک آنتی سیکلونی مشاهده نمی شود ولی در حالت اصطکاک بیشتر از هر دو نوع طیف پیچکی سیکلونی و آنتی سیکلونی مشاهد است. تحلیل توان طیفی و سری های زمانی نشان می دهد که تغییر ضریب درگ بستر سبب غیر واقعی شدن نتایج مدل می شود. همچنین از تحلیل طیفی نتیجه می شود که در ضرایب اصطکاکی متفاوت، تلاطم تقریباً دوبعدی است.

در این پژوهش، شبیه سازی با روش پیچک بزرگ لایه ی آمیختة شمال دریای عربی با استفاده از مدل عددی پالم در شرایط سهیم بودن یا نبودن پدیده های شکست موج و گردش لانگمویر ناشی از باد مونسون تابستانی انجام شده است. ابعاد افقی این مقاله در افق 300 متر در 300 متر، عمق شبیه سازی شده 80 متر و فاصلة شبکه در هر سه جهت برابر با 25/1 متر است. به منظور اعمال اثر باد جنوب غربی، شار اندازه حرکت ناشی از باد در هر دو راستای x و y تعریف شده است. با توجه به هدف اصلی مقاله، به جای تلاش برای شبیه سازی شکست موج، با اعمال نوسانات تصادفی در سطح دریا، تأثیرات شکست موج بر لایة سطحی دریا در نظر گرفته شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که شکست موج فقط بر اعماق نزدیک به سطح دریا (کم تر از 5 متر) تأثیرگذار است؛ حال آن که باریکه های به وجود آمده از گردش لانگمویر تا اعماق زیادی که مرتبه ای از طول موج در نظر گرفته شده است، نقش ایفا می کنند. همچنین این نتیجه حاصل شد که تلفیق هر دو پدیدة شکست موج و گردش لانگمویر موجب کاهش اندک انرژی جنبشی تلاطمی می شود که این امر می تواند از تأثیراختلالی شکست موج بر میدان سرعت به وجود آمده از نیروی تاو در سطح ناشی شده باشد. بااین وجود، برخلاف مطالعات پیشین، در هیچ عمقی اثر برش سرعت به عنوان عاملی تعیین کننده در بزرگی TKE به حساب نیامد.

با توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیمی اقیانوس هند، سالانه چرخندهای حاره ای مختلفی در قسمت های شمالی و جنوبی این اقیانوس شکل می گیرند؛ که خسارت های جانی و مالی زیادی در مناطق ساحلی به جای می گذارند. در این تحقیق انرژی امواج ناشی از چرخندهای حاره ای در سطح اقیانوس هند با استفاده از مدل نیمه تجربی کودریاوتسو و اندازه گیری ارتفاع سنجی ماهواره ای با در نظر گرفتن اثر "امواج به دام افتاده" در این چرخندها بررسی شده است. برای به دست آوردن سرعت انتقالی چرخندها و مشخصه های آن از داده های "مرکز مشترک هشدار توفان های دریایی" و برای سرعت باد و ارتفاع موج از داده های ارتفاع سنج ماهواره ای جیسون1 و جیسون2 برای 18 چرخند در بازه ی زمانی 2003-2013 استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان داده که مدل نیمه تجربی یادشده توانایی شبیه سازی انرژی امواج غیرمعمول حاصل از چرخندهای حاره ای با خطای 30 درصد در اقیانوس هند را دارد. با اندازه گیری سرعت باد، سرعت انتقالی چرخند و فاصله از مرکز چرخند با اختلاف خطای ارتفاع موج حدود یک متر، انرژی امواج حاصل از حرکت چرخند در اقیانوس هند پیش بینی می شود.

ساختار قائم دما، شوری و چگالی بر اساس داده های اندازه گیری شده در پاییز، بهار و تابستان 95-96 در دو منطقه ی آلاشت رود و لاویج رود در مازندران مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهندة سهم غالب دما در تعیین چگالی است که می تواند به دو علت دامنه ی تغییرات کوچک شوری در دریای خزر و نقش غالب دما در تعیین چگالی در مناطق گرمسیر اشاره کرد. بااین وجود، نمی توان از نقش شوری در تعیین چگالی آب صرف نظر نمود. در فصل پاییز با وجود مشابهت زیاد ساختار دما در دو منطقه، تفاوت ساختار شوری به تفاوت ساختار چگالی در این دو منطقه منجر شده است. در فصل بهار منطقه لاویج رود شاهد فرارفت تودة آب گرم و کم شور در فاصله 4-8 کیلومتر از ساحل است که به تغییر کامل ساختار قائم آب انجامیده است و عمق لایه آمیخته در این محدوده کم می شود. عمق لایه ی آمیخته در فصل پاییز بیشینه و در فصل بهار کمینه است. در فصل تابستان با اینکه گرمای ناشی از تابش خورشید در سطح به تقویت لایه بندی و قاعدتاً کاهش عمق لایه آمیخته می انجامد، افزایش شوری به علت تبخیر زیاد به افزایش همرفت و عمق لایه ی آمیخته منجر می شود. به همین علت در هر دو منطقه برخلاف انتظار عمق لایه ی آمیخته در تابستان بیشتر از بهار است. ساختار قائم آب در تابستان در هر دو برش عرضی مناطق مورداندازه گیری مشابه است.

به منظور محافظت سواحل و جلوگیری از فرسایش سازه از آب شکن استفاده می شود. اهمیت این سازه ها در قوس خارجی رودخانه ها نمود بیشتری پیدا می کند، چرا که در این محدودة رودخانه جریان های ثانویه درگیرشده و به تبع آن ساحل فرسایش پیدا می کند. هدف از تحقیق حاضر بررسی عددی توزیع سرعت متوسط و تنش برشی در شرایط حضور آب شکن در قوس ملایم 90 درجه است. در این تحقیق دو طول آب شکن معادل 15 و 25 درصد عرض کانال آزمایشگاهی، دو فاصله قرارگیری معادل 3 و 7 برابر طول آب شکن، در دو عمق 3 و 9 سانتی متر از بستر در یک فلوم با نسبت4، عرض 7/0 متر و عمق آب 12/0 متر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که حضور آب شکن ها در قوس، موجب تمایل حداکثر سرعت متوسط به سمت قوس داخلی در بخش ورودی قوس به سمت میانه کانال منحرف می شود؛ درنهایت در یک سوم انتهایی قوس به سمت قوس خارجی منتقل می شود. در خصوص توزیع تنش برشی نتایج به دست آمده مشابه الگوی توزیع سرعت متوسط بوده و بررسی ها نشان می دهد؛ هندسه و قرارگیری آب شکن ها تأثیر چندانی در موقعیت حداکثر تنش برشی نداشته است.

در این مقاله یک تقویت کننده ی کلاس-D به منظور راه اندازی بارهای پیزوالکتریک با در نظر گرفتن ملاحظات طراحی شامل بازده، خطی بودن و تداخل الکترومغناطیسی ارائه شده است. تقویت کننده کلاس-D با الگوی کلیدزنی مدولاسیون پهنای باند بر پایه ی تغذیه-باتری طراحی شده است. تقویت کننده ارائه شده علاوه بر تأمین توان و ولتاژ سطح بالا، به منظور جداسازی و کاهش اعوجاج از یک مبدل مستقیم-به-مستقیم جدای حلقه بسته بهره می برد. استفاده از مبدل منزوی علاوه بر جداسازی تقویت کننده از باتری، باعث می شود که دیگر مدارات متصل به باتری از اعوجاج تقویت کننده در امان بمانند. طبقه ی تقویت کننده کلاس-D از یک مبدل AC/DC تمام پل حلقه بسته جهت افزایش بهره و خروجی با اعوجاج کم بهره می برد. خروجی تقویت کننده کلاس-D کاملاً خطی بوده و بوسیله یک فیلتر میان گذرL-C، اعوجاج هارمونیکی کل ولتاژ خروجی به کمتر از 9/0 درصد کاهش یافته است. تقویت کننده موردنظر به طور دقیق در مدهای مختلف بررسی و عملکرد آن در شرایط مختلف کاری شبیه سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. جداسازی الکتریکی از منبع تغذیه، خطی بودن ولتاژ خروجی، سرعت پاسخ دهی بالا و پهنای فرکانسی مناسب از جمله مزیت های این تقویت کننده می باشد.

در این مقاله ساختاری نوین برای طراحی و ساخت هیدروفن های حساس باندپهن فرکانس پایین ارائه شده است. ساختار پیشنهادی از یک ترانزیستور با گیت معلق تشکیل شده است. با برخورد امواج آکوستیکی به گیت معلقی که روی یک ترانزیستور اثر میدانی قرار دارد، فاصله بین گیت و کانال ترانزیستور و به تبع آن ظرفیت خازنی معادل بین گیت و کانال ترانزیستور تغییر می کند که این امر به تغییر در جریان و ولتاژ خروجی ترانزیستور می انجامد. در اینجا از تغییر فاصلة بین گیت و کانال ترانزیستورکه به تغییر جریان درین-سورس منجر می شود، برای آشکارسازی امواج آکوستیکی استفاده می شود. به منظوریافتن حساسیت ساختار پیشنهادی، در ابتدا میزان جابه جایی بیمِ معلقِ ترانزیستور به روش المان محدود موردبررسی قرار می گیرد. حساسیت به دست آمده برای ساختار پیشنهادی در محدودة فرکانس پایین (فرکانس های زیر ده هزار هرتز که پایین تر از اولین فرکانس رزونانس است db170-) است که در مقایسه با مبدل های سنتی افزایش نسبتاً مناسبی را نشان می دهد. بازه فرکانسی به دست آمده برای این هیدروفن ها از فرکانس های بسیار پایین تا 5/13 کیلوهرتز بوده و برخلاف مبدل های پیزوالکتریک سنتی، این مبدل نیازی به تقویت کننده بار در نزدیکی المان پیزوسرامیک ندارد. علاوه براین، ابعاد ساختار پیشنهادی در مقایسه با ساختارهای متداول کوچک تر است.

جذب و پراکندگی نور از سوی مولکول های آب یا ذرات معلق موجود در آن از مهم ترین عوامل کاهش کیفیت تصاویر تهیه شده در زیر آب هستند. همین امر باعث کاهش برد سامانه های تصویربردار در زیر آب می شود. تاکنون از دو روش واپیچش-موجک و واپیچش فوریه برای بازسازی تصاویرمات و آغشته به نوفه ی تهیه شده در زیر آب استفاده شده است. بااین وجود، کیفیت نتیجه ی حاصل از هردوی این روش ها بسیار حساس به نوفه است. روش ترکیبی واپیچش فوریه-موجک روش پردازش تصویری است که در آن به طور هم زمان از مزایای هر دو روش واپیچش-موجک و واپیچش فوریه به منظور بهبود کیفیت تصاویر استفاده می شود. در این مقاله از روش ترکیبی واپیچش فوریه-موجک برای بازسازی تصاویرشبیه سازی شده در زیر آب استفاده شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان گر قابلیت مناسب این روش ترکیبی برای بازسازی تصاویر زیر آب در مقایسه با هریک از روش های واپیچش-موجک و واپیچش فوریه به تنهایی است.

افزایش سرعت و برد سامانه های هیدرودینامیکی که درنهایت به افزایش عملکرد می انجامد، از اهداف بسیار مهم در طراحی به شمار می آید. از طرفی لازمة این افزایش، کاهش نیروی پسای هیدرودینامیکی است. یکی از روش های فعال برای کاهش نیروی پسای هیدرودینامیکی، تزریق حباب روی سطح وسیله است. این روش بازده بسیار بالایی دارد، در مقایسه با سایر روش ها، مسئله آلودگی محیط زیست نداشته و به راحتی روی سامانه های هیدرودینامیکی معمول نیز قابل اجراست. هدف اصلی در این پژوهش، مطالعه تجربی به کارگیری روش تزریق حباب به منظور کاهش نیروی پسای هیدرودینامیکی یک شناور سطحی و مشخص نمودن معیارهای تأثیرگذار در عملکرد این روش است. در ابتدا یک مدل 1 به 25 از شناور کاتاماران به طول 70 سانتی متر از جنس پلکسی گلاس و با استفاده از تکنیک برش لیزر، ساخته شده، سپس تزریق کننده های حباب طراحی شده و به همراه تجهیزات لازم مربوط به سنجش نرخ هوای تزریقی در سه موقعیت مکانی مختلف در نواحی سینه، میانی و پاشنه در ناحیه کف بدنه نصب شده است. تست های مربوط به اندازه گیری مقاومت شناور، در حوضچه کشش و با استفاده از امکانات آزمایشگاهی مانند ارابه کشش برای دو مدل شناور کاتاماران همراه با سامانه تزریق حباب و بدون سامانه تزریق حباب در محدوده عدد فرود 44/0 تا 48/1 انجام شده است، درنهایت تأثیر تزریق هوا بر میزان کاهش مقاومت شناور در اعداد فرود مختلف موردبررسی قرار گرفته اند. نتایج آزمایشگاهی بیانگر این موضوع است که روش تزریق حباب در گستره ی اعداد فرود تست شده به کاهش نیروی پسای هیدرودینامیکی وارد بر مدل شناور کاتاماران منجر شده است. از طرفی با افزایش عدد فرود میزان قابلیت روش تزریق حباب در کاهش نیروی پسای مدل کاهش یافته و از 15/21 درصد در عدد فرود 54/0 به 8/11 درصد در عدد فرود 25/1 رسیده است.