Skip to main content
SUPERVISOR
محمدرضا توکلی نژاد (استاد راهنما) مهدی نیلی احمدآبادی (استاد راهنما) احمد سوهان کا راصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Reza Zaghian
رضا زاغیان

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Experimental Investigation of Solitary Wave Flow Structures Passing over Submerged thin Plate with Different Angles Using PIV Technique
Abstrac The study of wave transmission over obstacles has always been an important subject in the field of marine engineering. These obstacles are either fully or partially embedded in the water. In cases in which the obstacles are fully embedded in the water, the wave will not experience the scattering, however because of change in flow pattern behind the embedded body and consequently the vortex formation, wave energy will change. In this study, first a piston-like mechanism for generating waves has been designed and manufactured and through this mechanism a single non-scattered wave has been generated. Then, through PIV technique, the transmission of a solitary wave over a thin vertical plate, fully imbedded in the water, has been addressed in order to investigate the procedure of vortex formation as well as the flow pattern behind and in front of the plate. In addition to vertical case, this experiment was also done for plate angle change of 30, 45 and 60 degrees in the wave propagation direction and 30 degrees in the opposite direction of wave propagation. In each case, the results of PIV experiment include the field and flow velocity, the flow line and investigating of resulting vortexes. The results of the PIV experiments show that the change in plate angle in the direction of the wave propagation will lead to formation of a new vortex at the bottom of the channel. The larger the angle is, the faster formation time of the vortex will be. Moreover, by employing the results of the PIV experiment, the magnitude of the drag force is calculated through the momentum integral equation, stating that after the wave transmission over the obstacle, the direction of drag force will change and the force will be applied to the obstacle in the opposite way. Furthermore, through wave detector sensors the effect of plate angle change on the maximum height and wave velocity is also investigated, showing that applying angle change to the plate in the direction of wave propagation will lead to velocity increase and will prevent the wave height to be decreased. On the other hand, these results for the angles in the opposite direction of wave propagation have a reverse effect, so that it leads to decrease in wave velocity as well as the maximum of wave height. Keywords: Solitary wave, Vortex, Thin plate, Wave maker, PIV technique
بررسی عبور موج از روی موانع همواره از موضوعات مهم در حیطه ی مهندسی دریایی بوده است. این موانع یا به‌صورت غرق‌شده در آب هستند و یا قسمتی از آن ها خارج از سطح آب است. برای حالت هایی که جسم به‌صورت مغروق در آب است، موج دچار شکست نمی شود ولی به دلیل تغییر در الگوی جریان در پشت جسم و تشکیل گردابه‌ها انرژی موج تغییر کرده و در سرعت و ارتفاع آن تغییراتی ایجاد می شود. در این پژوهش سعی شده ابتدا با ساخت یک مکانیزم موج ساز پیستونی، یک تک موج بدون شکست ایجاد شود. سپس با استفاده از تکنیک PIV به بررسی عبور یک تک موج از روی یک صفحه ی نازک قائم مغروق پرداخته شده، تا نحوه ی تشکیل گردابه ها و الگوی جریان در پشت و جلوی صفحه مشخص شود. علاوه بر حالت قائم، این آزمایش برای تغییر زاویه‌ی 30 ، 45 و 60 درجه ای صفحه در جهت حرکت موج، و 30 درجه در خلاف جهت حرکت موج، انجام‌شده است. نتایج آزمایش PIV در هر حالت شامل میدان و سرعت جریان ، خطوط جریان و بررسی گردابه های تشکیل‌شده است. نتایج آزمایش PIV نشان می دهد، که با تغییر زاویه ی صفحه در جهت حرکت موج گردابه ی جدیدی در کف کانال تشکیل می شود، که هرچه مقدار این زاویه بیشتر باشد زمان تشکیل این گردابه سریع‌تر خواهد بود. همچنین با استفاده از نتایج آزمایشPIV در وضعیت قائم صفحه، مقدار نیروی درگ با استفاده از معادله ی انتگرالی مومنتم محاسبه‌شده است که نشان می دهد، پس از عبور موج از روی مانع نیروی درگ تغییر جهت داده و در جهت عکس به مانع وارد می شود. علاوه بر این اثر تغییر زاویه ی صفحه بر ارتفاع بیشینه و سرعت موج هم در آزمایش های جداگانه توسط سنسورهای موج نگار موردبررسی قرار می گیرد که نشان می دهد، اعمال زاویه به صفحه در جهت حرکت موج باعث افزایش سرعت و همچنین جلوگیری از کاهش ارتفاع موج می شود. این نتیجه برای زوایای خلاف جهت حرکت موج عکس بوده، به‌طوری‌که باعث کاهش سرعت موج و کاهش ارتفاع بیشینه ی موج می گردد. کلماات کلیدی: تک موج، گردابه، صفحه ی نازک، موج ساز، تکنیک PIV

ارتقاء امنیت وب با وف بومی