Loading...
- Type of Document: Ph.D. Dissertation
- Language: Farsi
- Document No: 54158 (09)
- University: Sharif University of Technology
- Department: Civil Engineering
- Advisor(s): Jamali, Mirmosadegh
- Abstract:
- Stratified flows are common in natural systems such as the oceans and the atmosphere. The hydraulics of two-layer flow over an obstacle, which helps with understanding and control of these flows, has been studied by many researchers. However, a type of two-layer flow, called the Approach-controlled flow, has not yet been fully understood, and there are ambiguities about it. Having considerable nonhydrostatic pressure in the so-called supercritical leap region, this flow type cannot be explained even qualitatively without accounting for the nonhydrostatic pressure. Also, the composite Froude number which is defined based on the hydrostatic pressure assumption for two-layer flows, is not applicable to the determination of the flow regime in the supercritical leap region. In the current study, two new mathematical models are proposed for unsteady nonhydrostatic two-layer flows, one in the Cartesian coordinates, and the other in the curvilinear coordinates, and the Approach-controlled flow is extensively studied with their aid. Both models are developed assuming ideal fluid and irrotational flow using a perturbation technique considering shallowness as the small parameter. To observe the evolution to the Approach-controlled flow, an unsteady two-layer flow experiment was conducted, and the two models were successfully applied for the simulation. Using the curvilinear model, a nonhydrostatic composite Froude number is defined for the first time, various Approach-controlled flows are simulated, and the understanding of this flow type is improved. It is shown that the critical section of the Approach-controlled flow that was thought to occur at the upstream toe of the obstacle, can take place between the upstream of the toe and the crest of the obstacle. Also, it is observed that some Approach-controlled flows can have one or two more critical sections
- Keywords:
- Two Layer Flow ; Curvilinear Coordinates ; Unsteady Flow ; Approach Controlled Flow ; Perturbation Method ; Composite Froude Number ; Non-Hydrostatic Pressure
- محتواي کتاب
- view
- فهرست علائم اختصاری
- 1 سرآغاز
- 2 چهارچوب و مبانی نظری و مطالعات کتابخانهای
- 3 مدل جریان یک و دولایه در مختصات کارتزین
- 4 مدل جریان دولایه در مختصات منحنیالخط
- 5 تحلیل نظری و عددی جریان دولایه
- 6 جمعبندی و پیشنهادهایی برای کارهای آتی
- آ شرط کاملاً صعودی بودن نمودار (E,)
- ب شرایط دینامیکی در سطح آزاد و سطح تماس با معادلات اندازه حرکت معادل هستند
- پ بهدست آوردن مجدد سرعتهای بوزینسک در جریان غیر دائمی با استفاده از روش تکرار پیکارد
- ت الگوریتم حل برای شبیهسازی آزمایش جریان دولایه
- ث بیان معادلات در مختصات منحنیالخط
- ج پیشنهاد عبارتهایی برای نیروی اصطکاک در جریانهای یک و دولایه در مختصات منحنیالخط
- کتابنامه
- واژهنامۀ فارسی به انگلیسی
- واژهنامۀ انگلیسی به فارسی
- رساله
- فهرست علائم اختصاری
- 1 سرآغاز
- 1.1 مقدمه
- 1.2 آشنایی با تحقیق و اهمیت آن
- 1.3 مفاهیم علمی مرتبط با تحقیق
- 1.4 طرح مسئله و اهداف تحقیق و بعضی از دستاوردها
- 1.5 ساختار رساله
- 2 چهارچوب و مبانی نظری و مطالعات کتابخانهای
- 2.1 مقدمه
- 2.2 تحلیل جریان یک یا چندلایهٔ کمعمق غیر هیدرواستاتیک
- 2.3 روش طبقهبندی لارنس برای جریان دولایه
- 2.4 اعداد فرود برای جریان دولایه
- 2.5 جمعبندی
- 3 مدل جریان یک و دولایه در مختصات کارتزین
- 3.1 مقدمه
- 3.2 مدل ریاضی
- 3.2.1 معادلات جدید جریان دولایهٔ غیر دائمی
- 3.2.2 معادلات جدید جریان تکلایهٔ غیر دائمی
- 3.3 آزمایش جریان دولایهٔ غیر دائمی
- 3.4 شبیهسازی عددی آزمایش جریان دولایه
- 3.4.1 روش عددی مککورمک
- 3.4.2 اصلاح کاهندهٔ تغییرات کل
- 3.4.3 شبیهسازی آزمایش جریان دولایه
- 3.5 شبیهسازی دو نمونه جریان تکلایه
- 3.5.1 جریان بر روی یک برآمدگی
- 3.5.2 پرش هیدرولیکی نوسانی
- 4 مدل جریان دولایه در مختصات منحنیالخط
- 4.1 مقدمه
- 4.2 مدل ریاضی
- 4.2.1 معرفی مختصات منحنیالخط مماس بر بستر درسلر
- 4.2.2 معادلات جریان تکلایه
- 4.2.3 معادلات جریان دولایه
- 4.3 شبیهسازی عددی جریان دولایه
- 4.3.1 پیشنهاد یک روش عددی برای حل معادلات
- 4.3.2 شبیهسازی جریان دولایهٔ دائمی
- 4.3.3 شبیهسازی آزمایش جریان دولایهٔ غیر دائمی
- 4.4 اعداد فرود غیر هیدرواستاتیک
- 4.4.1 مبنای تعریف اعداد فرود
- 4.4.2 عدد فرود غیر هیدرواستاتیک برای جریان تکلایه
- 4.4.3 عدد فرود مرکب غیر هیدرواستاتیک برای جریان دولایه
- 4.4.4 عدد فرود غیر هیدرواستاتیک در یک جریان بحرانی در پای برآمدگی
- 5 تحلیل نظری و عددی جریان دولایه
- 5.1 مقدمه
- 5.2 تحلیل نظری
- 5.3 تحلیل عددی
- 5.4 توضیح جریان بحرانی در پای برآمدگی
- 5.4.1 تعریف جریان نوع سوم
- 5.4.2 مقطع بحرانی شماره 1
- 5.4.3 مقطع بحرانی شماره 2
- 5.4.4 مقطع بحرانی شماره 3
- 5.4.5 فشار غیر هیدرواستاتیک در چه ناحیههایی میتواند وجود داشته باشد؟
- 5.4.6 چرا جریان نوع سوم همتایی در جریان تکلایه ندارد؟
- 6 جمعبندی و پیشنهادهایی برای کارهای آتی
- 6.1 مقدمه
- 6.2 جریان نوع سوم
- 6.3 مدل در مختصات کارتزین
- 6.4 مدل در مختصات منحنیالخط
- 6.5 مقایسهٔ دو مدل
- 6.6 پیشنهادها
- آ شرط کاملاً صعودی بودن نمودار (E,)
- ب شرایط دینامیکی در سطح آزاد و سطح تماس با معادلات اندازه حرکت معادل هستند
- پ بهدست آوردن مجدد سرعتهای بوزینسک در جریان غیر دائمی با استفاده از روش تکرار پیکارد
- ت الگوریتم حل برای شبیهسازی آزمایش جریان دولایه
- ث بیان معادلات در مختصات منحنیالخط
- ث.1 سیستمهای مختصات منحنیالخط متعامد
- ث.2 گرادیان در مختصات منحنیالخط
- ث.3 دیورژانس و لاپلاسین در مختصات منحنیالخط
- ث.4 کرل در مختصات منحنیالخط
- ث.5 مثال
- ج پیشنهاد عبارتهایی برای نیروی اصطکاک در جریانهای یک و دولایه در مختصات منحنیالخط
- کتابنامه
- واژهنامۀ فارسی به انگلیسی
- واژهنامۀ انگلیسی به فارسی