اثرات غیرخطی ضعیف جریان سیال لایه‌یی بر روی حرکت امواج برشی

نوع مقاله: یادداشت فنی

نویسنده

دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

آب مخازن پشت سدها در بیشتر اوقات سال دارای لایه‌بندی جرمی است. در چنین حالتی، تخلیه‌ی آب از مخزن سد به شرط آن‌که دبی خروجی زیاد نباشد، تنها از لایه‌ی آب همسطح دریچه صورت می‌گیرد. این پدیده که به «تخلیه‌ی گزینشی معروف است. در حوزه‌ی مدیریت کیفیت آب مخازن پدیده‌ی شناخته‌شده‌یی است، و در مخازن بر اثر حرکت امواجی بنام «امواج برشی» ایجاد می‌شود. نتایج مطالعات قبلی نشان می‌دهد که با بازشدن ناگهانی دریچه تعداد نامحدودی امواج برشی در محل دریچه تشکیل می‌شود که این امواج با سرعت‌های متفاوتی به بالادست مخزن حرکت می‌کنند. با حرکت هریک از این امواج، توزیع سرعت در داخل مخزن چنان تغییر می‌کند که سرعت افقی در سطح دریچه بیشتر و در لایه‌های دیگر کاهش یافته و درنتیجه تخلیه‌ی گزینشی شکل می‌گیرد. نهایتاً جریان در مخزن هنگامی دائمی می‌شود که حرکت امواج برشی توسط جریان مخزن متوقف، یا بر اثر لزجت‌سیال میرا شوند. در این نوشتار، با فرض کوچک بودن دبی خروجی، اثرات غیرخطی ضعیفجریان پایه روی سازوکار پدیده‌ی تخلیه‌ی گزینشی با استفاده از روش تحریک چندمقیاسی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. نتایج حاصله دلالت بر این دارند که غیرخطی شدن جریان باعث کاهش سرعت امواج برشی می‌شود.

عنوان مقاله [English]

WEAKLY NON-LINEAR EFFECTS OF FLOW OF A STRATIFIED FLUID ON MOTION OF SHEAR WAVES

نویسنده [English]

  • Mir Mossadegh Jamali
Dept. of Civil Engineering Sharif University of Technology
چکیده [English]

When water is withdrawn from a stratfied reservoir, the ow at low discharges is confined to a narrow layer adjacent to the level of the sink. This phenomenon, known as selective withdrawal, has widespread applications in lake and reservoir water quality management. It is known that the formation of a selective withdrawal layer is due to the motion of internal waves called shear waves" from the reservoir outlet to the upstream. The ow becomes steady when the shear waves are either blocked by the inertia of the background ow or damped by viscosity. In this paper, with the assumption of a small reservoir discharge, the weakly nonlinear effects of the reservoir ow on the motion of shear waves are investigated. A multi-scale perturbation technique is used to solve the governing equations. The results indicate that shear wave speeds are reduced by the background ow.

کلیدواژه‌ها [English]

  • -