Skip to main content
SUPERVISOR
محمدرضا توکلی نژاد (استاد راهنما) مهدی نیلی احمدآبادی (استاد راهنما) احمد سوهان کا راصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mehran Karbasi pour
مهران کرباسی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Experimental Investigation of the Effect of the Distance of between Two Submerged Rectangular Obstacles on Flow Structure of Passing Solitary Wave by Using PIV Technique
Protection of the coast has been widely considered by many researchers and ocean engineers. Breakwater or submerged obstacles is one of the method used for protection of the coast. Breakwater, by generation of turbulence flow and vortices causes dissipation of wave energy. In present study, the effect of the distance of two submerged rectangular obstacles on the flow structure, vortex generation, and evolution were investigated using Particle Image Velocimetry (PIV) technique. The PIV is an experimental method that tracking particles seeded to the fluid and tracked by laser light are captured frame by frame using a video camera. The PIV technique was used to calculate the fluid velocity over the flow field is calculated by means of applying image processing techniques on captured frames. First, a channel with dimensions of 600*60*30 cm and piston wave maker were designed and constructed. Second, two rectangular obstacles with interval of 4, 8 and 16 cm are placed inside the channel. Then, velocity field of passing solitary wave over the placed obstacles were obtained by using PIV techniques. Flow pattern showed that the distance of second obstacles from the first one has a direct effect on the size and strength of vortices formed on lee side of front obstacle and weather side of rear obstacle. The results show that when the distance between two obstacles is 4 cm the vortex is not formed on the second obstacle and when the distance between two obstacle increase the larger and more powerful vortex is formed on the second obstacle. Also, when the distance between obstacles increases the larger and more powerful vortex is formed behind the first obstacle due to have more space. Moreover, the reduction of wave height before and after obstacle is measured through wave gage altitudes. The result demonstrated that the maximum wave reduction occurs when the distance of two obstacles from each other is 8 cm which dissipates almost 11% of wave energy. Furthermore, the drag force generated over obstacles was calculated by solving momentum differential equation on and the results showed that the maximum force is about 40 Newton. The horizontal component of velocity was obtained at different distances when the shear layer formed behind the first and second obstacles. The results show that the distance between two obstacles does not effect on profiles of horizontal velocity component of second obstacle but the distance between two obstacles is effective on profiles of horizontal velocity component of behind the first obstacle. Keywords: Solitary Wave, Velocity fields, Vortex generation, PIV technique, Breakwater, Wave Maker
حفاظت از سواحل، امروزه به صورت گسترده ای مورد توجه محققان و مهندسین دریا قرار گرفته است. یکی از روش های حفاظت از سواحل، استفاده از موج شکن ها و موانع مغروق است. موج شکن ها با ایجاد جریان های آشفته و گردابی باعث مستهلک شدن بخش اعظمی از انرژی موج می شوند. در پژوهش حاضر به بررسی اثر فاصله دو مانع مستطیلی مغروق بر روی ساختارهای جریان، تشکیل و گسترش گردابه های ایجاد شده با استفاده از تکنیک PIV پرداخته شده است. تکنیک PIV یک روش تجربی است که با اضافه کردن ذراتی به سیال و ردیابی آن ها با استفاده از نور لیزر، توسط دوربین فیلم برداری از آن ها عکس برداری شده و با پردازش تصویر این عکس ها، سرعت سیال در هر نقطه از میدان جریان بدست می آید. در ابتدا کانالی با ابعاد 600*30*60 سانتی متر ساخته شد و موج ساز پیستونی بر روی آن نصب گردید و پس از آن، دو مانع مستطیلی در فواصل 4، 8 و 16 سانتی متراز یکدیگردر کانال نصب و میدان سرعت عبوری تک موج از روی آن ها با استفاده از تکینک PIV تعیین شد. الگوی جریان نشان می دهد فاصله مانع دوم از مانع اول تاثیر مستقیمی بر روی اندازه و قدرت گردابه تشکیل شده در پشت مانع اول و گردابه تشکیل شده بر روی مانع دوم دارد. نتایج نشان می دهد هنگامی که فاصله بین دو مانع 4 سانتی متر است گردابه ای بر روی مانع دوم تشکیل نمی شود و با افزایش فاصله بین دو مانع گردابه بزرگ تر و قوی تری بر روی مانع دوم تشکیل می شود. همچنین هنگامی که فاصله بین دو مانع افزایش یابد به علت داشتن فضای بیشتر گردابه بزرگ تر و قوی تری در پشت مانع اول تشکیل می شود. همچنین، با استفاده از سنسورهای ارتفاع سنج موج، میزان کاهش ارتفاع موج قبل و بعد مانع اندازه گیری می شود که بیشترین کاهش ارتفاع موج هنگامی که فاصله دو مانع از یکدیگر 8 سانتی متر است رخ می دهد که باعث مستهلک شدن حدود 11% از انرژی موج می شود. همچنین با حل معادله ی دیفرانسیلی مومنتم بر روی حجم کنترل اختیاری، میزان نیروی پسا وارد شده به مانع بدست آورده شد که مقدار بیشینه این نیرو در حدود 40 نیوتن است. مولفه افقی سرعت در هنگام تشکیل لایه برشی در فواصل مختلف درد پشت مانع اول و مانع دوم بدست آورده شد. نتایج نشان می دهد که فاصله بین دو مانع تاثیری بر پروفیل افقی سرعت در پشت مانع دوم ندارد اما فاصله بین دو مانع بر پروفیل سرعت افقی در پشت مانع اول تاثیرگذار است. کلمات کلیدی: تک موج، میدان سرعت، تشکیل گردابه، تکنیک PIV، موج شکن، موج ساز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی