مطالعۀ تجربی طیف امواج درونی ناشی از حرکت یک مدل هیدروفویل شکل در یک شارۀ چینه‌بندی شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک دریا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران

2 گروه آموزشی فیزیک فضا،موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران

3 دانشکده علوم دریایی و اقیانوسی دانشگاه مازندران، بابلسر

چکیده

حرکت اجسام زیرسطحی در لایه چینه بندی شده باعث شکل گیری امواج درونی می‌شود. در این مقاله به مطالعه امواج درونی ناشی از حرکت یک جسم هیدروفویل شکل در محیطی با چینه‌بندی چگالی پرداخته خواهدشد. در محیط آزمایشگاهی در یک تانک شیشه‌ای به ابعاد 0.5×1×3 متر به کمک روش خطی با فرکانس شناوری 0.44 بر ثانیه، چینه‌بندی صورت گرفت. در این محیط با استفاده از یک ارابه کششی، یک جسم هیدروفویل شکل با ضخامت 6 سانتی‌متر و طول 20 سانتی متر و پهنای 12 سانتی‌متر، برای بررسی تغییر در اعداد فرود و رینولدز محیط و تأثیر این تغییرات بر شکل‌گیری امواج درونی پشت جسم، در محدوده عدد فرود 0.19 تا 1.7 حرکت داده شد. با استفاده از تکنیک تصویربرداری از سایه و ثبت سیگنال‌های افت و خیز چگالی‌سنج، امواج درونی ناشی از حرکت جسم مورد مطالعه قرار گرفت و در این بررسی بخصوص به طیف این افت و خیز در فاصله مشخصی از جسم پرداخته شد. در این مطالعه سیگنالهای ثبت شده در حوزه فرکانس مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و با ترسیم طیف فرکانس برای انواع سیگنالهای ثبت شده توسط سنسور شوری سنج فوق سریع، فرکانس‌های غالب استخراج گردید و نتایج نشان داد که با افزایش عدد فرود ترکیب فرکانس‌های بیشتری در محیط رخ می‌دهند. همچنین در تحلیل انرژی طیف امواج مشاهده گردیدکه تا عدد فرود بحرانی انرژی با افزایش فرود، افزایش یافته و پس از آن بدلیل تلاطم، کاهش انرژی را مشاهده خواهیم‌کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Internal gravity waves spectrum generated by a hydrofoil body moving in a stratified fluid

نویسندگان [English]

  • Mohammad AkbarnejadBaie 1
  • abbasali aliakbariBidokhti 2
  • mohammad akbarinasab 3
  • sara allahyariBeyk 1
  • mojtaba Ezam 1
2 Professor, Institute of Geophysics University of Tehran, Tehran, Iran
3 , Department of environmental and marine sciences, University of Mazandaran, Babolsar, Iran
چکیده [English]

The movement of subsurface objects in the stratified fluid causes the formation of internal waves. In this paper Internal gravity waves spectrum generated by a hydrofoil body moving in a stratified fluid is investigated. In a glass tank with dimensions 3×1×0.5 (m), a linear stratification with buoyancy frequency (N) equal to 0.44 per second, was set up. Then a hydrofoil body with 6 cm in diameter, 20 cm at length and 12 cm wide was towed in the fluid. While changing the Froude (from 0.19 to 1.7) and Reynolds numbers of the flow, the effects of these changes were examined on the formation of the internal waves and wake of the hydrofoil. By using shadowgraph technique and signal fluctuations record, the internal waves with a length of about half a meter were identified. In this study, the signals are recorded in domain of frequency at a certain distance from the model. Using an ultra-fast salinity meter (densitometer) for recording signal frequencies it was found that increasing Froude number results in more combination of frequencies occurred in the environment. The energy of wave spectrum increased up to a critical Froude number, and then decreased due to turbulence.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Density stratification
  • internal waves
  • Shadowgraph imaging technique
  • Salinity signal fluctuations
  • Froude number
  • Spectral Analysis