بررسي آزمايشگاهي تعيين رابطه عمق جريان غليظ در محل غوطه‌وري

Experimental investigation on plunge point depth of gravity current

جريان‌هاي غليظ در اثر اختلاط دو جريان با دانسيته متفاوت ايجاد مي‌شوند. موقعي كه جريان با دانسيته بالا به توده سيال ساكن برخورد مي‌كند، جريان غليظ به درون سيال ساكن نفوذ كرده و باعث ايجاد عمق غوطه‌وري مي‌شود. در اين پژوهش پارامترهاي هيدروليكي جريان غليظ و همچنين شيب بستر سيال ساكن كه بر نقطه غوطه‌وري تاثيرگذار است، بررسي شده است. در تمامي آزمايش‌ها ارتفاع غوطه‌وري در دبي‌هاي مختلف از سيال غليظ و تفاوت دانسيته 6، 9، 13 و 16 گيلوگرم بر مترمكعب براي سه شيب 8، 12 و 16 درصد اندازه‌گيري شد. به طور كلي نتايج نشان داد كه شيب اثر چنداني بر روي ارتفاع نقطه غوطه‌وري ندارد. با افزايش دبي ورودي جريان غليظ به درون مخزن با دانسيته مشخص، مقدار ارتفاع نقطه غوطه‌وري براي شيب‌هاي مختلف افزايش مي‌يابد. سپس با استفاده از آناليز ابعادي پارامترهاي موثر بر ارتفاع نقطه غوطه‌وري، رابطه‌اي براي ارتفاع نقطه غوطه‌وري بر حسب پارامترهاي موثر به دست آمد. بررسي مقايسه‌اي داده‌هاي حاصل از رابطه با داده‌هاي اندازه‌گيري شده، نشان داد كه رابطه به دست آمده، داده‌هاي واقعي را با دقت خوبي برآورد مي‌كند. اختلاف نسبي بين داده‌هاي به دست آمده از رابطه اين پژوهش و داده‌هاي اندازه‌گيري شده 91/0 درصد است. همچنين داده‌هاي حاصل از رابطه به دست آمده، در مقايسه با داده‌هاي حاصل از رابطه هاي پژوهشگران ديگر، همگرايي بيشتري بين داده‌هاي واقعي ايجاد مي‌كند.

Gravity current occurs due to entrainment of a fluid with bulk density (±???) in a fluid with specific density . Impacting of dens flow mass with stagnant fluid, the gravity current penetrates into stagnant fluid and the plunge depth occurs. In this research, hydraulic parameters of density current and bed slope of the stagnant fluid, which affect on the plunge point, have been investigated. In all of the experiments, plunge depth was measured in the various discharges of density current and different of density 6, 9, 13 and 16 kg/m3 at three slopes 8, 12, and 16 percent. The results showed that the slope has a minor effect on the height of the plunge point. In a certain density, when the inflow of the density current is increased, the height of plunge point is also increases for different slopes. Based on experimental data and using dimensional analysis, an equation is presented for simulating the height of plunge point. Comparison between data obtained from the new equation with the measured data, showed that the new relationship can estimate actual data with good accuracy. The relative difference between the data obtained from the new equation and measured data was 0.91%. Comparisons are made between this new equation and the equations presented by other researchers using the whole data available in the literature. The results showed that the new equation had more agreement with actual data.