بررسي تجربي جدايش جريان چگال از مانع در يك شاره چرخان

Separation of dense flow from the cape in a rotating fluid

پژوهش حاضر به مطالعه رفتار جريان چگالي در هنگام حركت و در نزديكي يك مانع در محيط آزمايشگاه مي‌پردازد. به‌منظور شبيه ‌سازي از يك مخزن كه دو حوزه آن از هم جداشده و يك مانع كه در يك از حوزه‌ها تعبيه‌شده استفاده‌شده است. آزمايش‌ها تحت گرانش كاهش‌يافته و اثرات چرخش مختلف در آزمايشگاه ديناميك شاره‌ها انجام‌شده است. آزمايش‌ها تحت عدد ريچاردسون بزرگ تراز 1.5 و تحت عدد راسبي كوچك‌تر از يك انجام‌شده است. به كمك روابط و مشاهدات رابطه تجربي بين عدد ريچاردسون و عدد راسبي جريان به‌دست ‌آمده است كه نشان مي¬دهد هرچقدر عدد راسبي بزرگ‌تر شود عدد ريچاردسون كوچك‌تر مي‌شود (رابطه نمايي). جريان هنگام حركت در مجاورت مانع و هنگام جدايش از آن رفتارهاي مختلفي را نشان مي‌دهد، به طوريكه كه تحت عدد راسبي 0.16 و عدد ريچاردسون حدود6، دو ادي كامل به شعاع حدود 4 تا 5 سانتي‌متر تشكيل‌ مي¬شود. ادي هايي كه در سمت چپ مانع تشكيل مي‌شود در جهت ساعت‌گرد و در سمت راست مانع به ‌صورت پادساعت‌گرد تشكيل مي‌شود. بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه هرچقدر فركانس چرخش ميز چرخان بيشتر مي‌شود به‌جاي دو ادي بزرگ، پيچك‌هاي كوچك به ابعاد 0.5 تا 1 سانتي‌متر تشكيل‌شده و حركت شاره ناپايدار مي‌شود.

The current study investigates behavior of the dense flow near a model cape in the laboratory. To do the simulations, we used a rotating tank with two basins and a cape in one basin. The research was conducted under different reduced gravity and various Coriolis parameters in the Geophysical Fluid Dynamics (GFD) laboratory. Most of the experiments were carried out under the condition of Ri 1.5 and R 1. Using laboratory observations, we obtained a mathematical relation between Ri (Richardson Number) and R (Rossby number). The current shows different behavior when separating from the cape, based on different laboratory conditions. With R=0.16 and Ri =6, cape eddies are formed by dense flow which are 4-5 cm across, of order of the cape size. Under higher rotational frequency, the current becomes unstable and many smaller (0.5-1 cm) are formed.