فهرست مطالب

هیدروفیزیک - سال دوم شماره 1 (پیاپی 2، بهار و تابستان 1395)

نشریه هیدروفیزیک
سال دوم شماره 1 (پیاپی 2، بهار و تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/06/06
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقاله پژوهشی
  • حسین شاهمیرزایی، محمد علی علی دوستان، قاسم صفرپور* صفحات 1-11
    هدف این مقاله محاسبه ضریب بازتاب و پراکندگی امواج تخت صوتی تابیده شده به یک کاشی جاذب صوت می باشد. شبیه سازی های این مقاله با استفاده از نرم افزار کامسول انجام شده و نتایج به دست آمده برحسب فرکانس موج فرودی گزارش شده است. لازم به ذکر است که کاشی جاذب صوت شامل یک آرایه از مخروط های تنگ پکیده است که روی یک صفحه تخت قرار دارند. به علاوه، جنس کاشی جاذب صوت لاستیک بوتیل آلاییده شده با فلزات مختلف می باشد. از مقایسه نتایج به دست آمده در این مقاله با موارد تحلیلی یا آزمایشگاهی گزارش شده، به این نتیجه می رسیم که شبیه سازی های انجام شده از دقت قابل قبولی برخورداراست. همچنین مشاهده می شود، که کاشی ساخته شده از لاستیک بوتیل آلاییده شده با فلز آلومینیوم نسبت به سایر نمونه ها ضریب پراکندگی و ضریب بازتاب بالاتری دارد؛ بنابراین بهتر است برای کاهش شدت صوت در آزمایشگاه های صوتی از این نمونه استفاده شود.
    کلیدواژگان: ضریب پراکندگی، ضریب بازتاب، کاشی جاذب صوت، لاستیک بوتیل
  • حسین پورشیخی، محمد علی نجارپور *، امیر اشتری لرکی صفحات 13-23
    هدف از این تحقیق، مقایسه کیفی داده های امواج ناشی از باد در برآورد پارامترهای موج در دهانه تنگه هرمز در منطقه فارور است. بدین منظور ابتدا اطلاعات باد منطقه سازمان هواشناسی و اطلاعات موج اندازه گیری شده مربوط به سال 2010 تهیه شد. با استفاده از
    داده های باد؛ پارامترهای ارتفاع و دوره تناوب امواج منطقه را از سه روش تجربی SMB ، SPM و CEM پیش بینی نموده، سپس مقادیر به دست آمده با ارتفاع و دوره تناوب امواج اندازه گیری شده در منطقه مقایسه شد. همچنین داده های باد منطقه مورد مطالعه را از مدل ECMWF (سایت هواشناسی اروپایی) تهیه نموده و با استفاده از اطلاعات باد حاصل مجددا ارتفاع و دوره تناوب موج منطقه بر اساس سه روش تجربی یادشده، پیش بینی و مقادیر حاصل با ارتفاع و دوره تناوب واقعی منطقه مقایسه شد. با برآورد ارتفاع موج قبل از نقطه شکست بر اساس مقادیر پیش بینی شده با داده های مختلف، میزان انرژی موج حاصله از آن ها برای تبدیل به انرژی الکتریکی با یکدیگر مقایسه شد. درنتیجه گیری کلی، کیفیت داده های باد سازمان هواشناسی منطقه در برآورد ارتفاع موج از روش تجربیSMB) ) و دوره تناوب موج با روش SPM)(نزدیکی بیشتری با داده های واقعی منطقه موردمطالعه داشته و می توان از این داده ها در تبدیل انرژی موج به انرژی الکتریکی استفاده نمود. بیشترین ارتفاع موج قبل از نقطه شکست در حدود 0/71متر و عمق در نقطه شکست در حدود 0/91متربه دست آمد.
    کلیدواژگان: امواج ناشی از باد، انرژی موج، مدل ECMWF، ارتفاع موج، روش های تجربی
  • مریم شیعه*، عباسعلی علی اکبری بیدختی صفحات 25-33
    در این مطالعه، ساختار لایه ترموکلاین، با استفاده از مدل سه بعدی کوهرنس در بخش های میانی و جنوبی دریای خزر برای سال 2004 موردمطالعه قرار گرفته است. همچنین نتایج شبیه سازی برای سه برش قائم (یک برش در راستای شمال- جنوب دریای خزر، دو برش در راستای شرق- غرب، یکی در خزر جنوبی با عرض جغرافیایی Nʹ 17˚ 38 و دیگری در خزر میانی با عرض جغرافیایی N) 27˚ 42) نشان داده شده است. بر اساس این نتایج مشخص شده که در طول زمستان، لایه ترموکلاین فصلی تقریبا از بین رفته و دمای آب تا عمق 100 متری، نسبتا یکسان و بدون تغییر بوده است. پس از نبود لایه ترموکلاین در زمستان، این لایه در فصل بهار شروع به شکل گیری نموده و در طول تابستان و ابتدای پائیز، شکل و ساختار لایه ترموکلاین فصلی به طور قوی ایجاد شده و ضخامت آن به شکل قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. به طورکلی، تغییرات فصلی دمای آب، در لایه های سطحی ستون آب و تا عمق 120 متری مشاهده می شود. همچنین با برش های قائم در خزر جنوبی و میانی، مناطقی که لایه ترموکلاین قوی تر بوده آشکار شده است. به طوری که لایه ترموکلاین در طول تابستان در سواحل شرقی خزر جنوبی، در عمقی کمتر از 25 متر از سطح آب و در سواحل غربی خزر میانی، در عمقی کمتر از 20 متر ایجاد شده اند.
    کلیدواژگان: دریای خزر، ترموکلاین فصلی، مدل COHERENS، دما، تغییرات فصلی
  • مجید حسینی حمید *، محمد اکبری نسب، طاهر صفرراد صفحات 35-45
    امروزه، یکی از مشکلات مهم جهان به خصوص ایران بحران آب می باشد؛ در این مقاله با استفاده از تصاویر ماهواره ایی سنجنده لندست 5 و بررسی کمیت های آماری برای ترکیب باندها، به بررسی نحوه تمیز آب شور، آب ورودی رودخانه و فصلی در منطقه دریای عمان پرداخته شده است. در این تحقیق با استفاده از رفتار طیفی آب شور و شیرین، ناحیه فرکانسی قابل تمیز این دو پدیده، شناسایی شد و با بررسی کمیت های آماری همچون؛ شاخص فاکتوربهینه، ضریب همبستگی و انحراف معیار بهترین ترکیب رنگی که این دو پدیده را به خوبی تمیز می دهد، محاسبه شد. نتایج برای منطقه دریای عمان با استفاده از سنجنده لندست 5 که ترکیب 5 4 1 با شاخص فاکتور بهینه 3 5 9 0 6 /6 1 ، ضریب همبستگی 2 8 0 2 1 9 /2 و انحراف معیار 9 1 2 1 /1 3 9 بهترین ترکیب رنگی که دربردارنده بیشترین اطلاعات در مورد این پدیده بوده و برای بالابردن کیفیت تصویر از بالاترین توان تصویری لندست 5 (2 8 8 بیتی) به کمک نمودار هیستوگرام بررسی شد. استفاده از تکنیک شاخص فاکتور بهینه به صورت کیفی می تواند بهترین تصویر رنگی مجازی برای منطقه مورد هدف را ارائه دهد.
    کلیدواژگان: سنجش از راه دور، شاخص فاکتور بهینه، رفتار طیفی، آب شور و شیرین
  • همایون احمدوند *، محمد علی نجارپور صفحات 47-59
    جریان های سطحی اقیانوسی، نقش مهمی در انتقال گرما و تغییرات آب و هوایی دارد. ازاین رو، پیش بینی جریان های دریایی از اهمیت بسزایی در اقیانوس شناسی برخوردار است. در این پژوهش با به کارگیری شبکه عصبی و تکنیک تبدیل موجک به پیش بینی جریان های سطحی تنگه هرمز پرداخته شده است. بدین منظور داده های ثبت شده این حوزه از نوامبر سال 1992 تا دسامبر سال 2014 با گام زمانی 5 روزه از سایت ناسا تهیه و با به کارگیری تبدیل های موجک به زیر موجک های مادر Rbio، Coif، Bior، dmey، Db، Sym، haar به 10 زیرسری تجزیه و به عنوان ورودی مدل شبکه عصبی به کار گرفته شد. سپس با اجرای مدل شبکه عصبی ضرایب وزنی هر یک از زیر موجک ها تعیین شد. نتایج این بررسی نشان داد که زیر موجک های تولیدشده به وسیله موجک coif (5) کمترین خطا در پیش بینی جریانات سطحی را دارد. به منظور ارزیابی میزان اثربخشی هر یک از این زیر موجک ها و دستیابی به نتایج مطلوب در مراحل آموزش، اعتبارسنجی و آزمایش، شبکه های چندلایه با تعداد نورون مختلف در لایه پنهان استفاده شد که نتایج نشان داد؛ انتخاب 6 زیر موجک d1، d2 ،…، d6 با مقدار خطا R=0/891 و 0/025 =RMSE در مرحله آزمایش مناسب ترین تعداد را در پیش بینی جریانات سطحی تنگه هرمز دارد.
    کلیدواژگان: جریان سطحی، تنگه هرمز، شبکه عصبی، تبدیل های موجک
  • محمدرضا خلیل آبادی * صفحات 61-68
    در این پژوهش، گردش آب دریای عمان و جبهه خروجی آب چگال خلیج فارس به داخل آن دریا با استفاده از مدل عددی MITgcm که یک مدل سه بعدی و غیرخطی است، مدل سازی شده است. یکی از نتایج مفید مدل سازی انجام شده، دست یابی به الگوی جریان چگال خروجی خلیج فارس و جبهه های آب دریای عمان است. نتایج این مدل سازی یک گردش آب ساعت گرد را در لایه سطحی دریای عمان نشان می دهند. در غرب این چرخه ساعت گرد، دو چرخه کوچک پادساعت گرد شکل گرفته است. یکی از این دو چرخه که در گوشه جنوب غربی قرار دارد تا عمق امتداد می یابد. در عمق بیش از حدود 500 متر، گردش آب پادساعت گردمی شود. نتایج این مدل سازی همچنین تبادل دولایه آب بین خلیج فارس و دریای عمان را نیز نشان می دهد.
    کلیدواژگان: گردش آب، الگوی جریان، خلیج عمان، چرخه
|
  • Hossein Shahmirzaee, Mohammad Ali Alidoostan, Ghasem Safarpour Dehkordi * Pages 1-11
    The main goal of this paper is to calculate the reflectivity index and scattering index of incident acoustic plate waves from a sound absorbent tile. The simulations are performed using Comsol software and obtained results are plotted as a function of the frequency of incident wave. It should be noted that the acoustic absorbent tile consists of an array of close-packed cones which are placed on a simple plate. Additionally, the acoustic absorbent tile is made of metal loaded butyl rubber. The butyl rubber is loaded with aluminum and lead. By comparing obtained results with analytical and experimental reported results one can deduce that performed simulations with Comsol software are as reliable as expected. Moreover, it is shown that the absolute values of the scattering index and reflectivity index of tile which is made of aluminum loaded butyl rubber are larger and hence this tile should be applied in experimental fabrication.
    Keywords: Scattering index, Reflectivity index, Sound absorbent tile, Butyl rubber
  • Mohamadali Najarpuor *, Amir Ashtari, Hoseein Puorsheykhi Pages 13-23
    The goal of this study is a qualitative comparison of wind data in estimation of wave parameters from wind data at the mouth of Hormuz Strait, in Faror area. For this purpose, wind and wave data recorded over a period of one year were selected. Wave height and wave period were predicted separately using wind data through experimental methods SMB, SPM and CEM. The predicted wave height and wave period were compared with observational data. Also, a new wind data set from the ECMWF (European Center for Medium Range Weather Forecast) relating the same time period and the same area was obtained and analysis was also conducted again based on ECMWF wind data using experimental methods, SMB, SPM and CEM, and the new predicted wave height and wave period were compared with measured data. Results show that the quality of measured wind data in estimation of wave height through experimental method (SMB) and wave period through (SPM) method are higher than that of forced by the ECMWF data. So the predicted values are closer to the actual data. As a general conclusion measured data are more suitable in estimation of electrical energy from the waves. Maximum wave height before breaking point and breaking depth were obtained 0.71m and 0.91m respectively.
    Keywords: wind waves, Wave energy, ECMWF model, wave height, Experimental methods
  • Maryam Shiea * Pages 25-33
    In this study, the structure of thermocline layer in the Middle Caspian Sea (MCS) and Southern Caspian Sea (SCS) for 2004 was investigated using the three-dimensional ocean model COHERENS. The simulation results for three transects (along South-North, in Southern Caspian Sea "along 38.91N", in Middle Caspian Sea "along 42.45N" show that, in winter, season thermocline is almost eliminated and the temperature is uniform up to a depth of 100 m. After the erosion of surface thermocline in winter, this layer is recreated in spring. The results show the formation of a strong thermocline in summer and in the beginning of autumn, the thickness of the thermocline is reduced. In general, seasonal variability of water temperature is confined to the upper 120m layers. Also transects of Southern and Middle Caspian Sea show some special regions in which thermocline layer structure is stronger. Thus thermocline layer is created at a depth less than 25m from the sea surface water in eastern coast of SCS and at a depth less than 20m from the sea surface water in western coast of MCS during the summer.
    Keywords: Caspian Sea, thermocline, COHERENS model, temperature, seasonal variation
  • Majid Hosseini Hamid *, Mohammad Akbarinasab Pages 35-45
    The water crisis is one of the most important problems of the world, especially in Iran. Thus in this study, spectral behavioral features of Saltwater (The Oman sea) was compared with fresh water by using satellite images of Landsat. For evaluation, the optimum index factor (OIF) technique and statistical values such as correlation and standard deviation are used. Based on the results obtained from OIF, the highest value of OIF is 61.35906 with the first rank which is recorded in the band combination of 5-4-1 (correlation coefficient 2.280219and standard deviation 139.9121). Thus, this combination has the highest amount of information with least amount of duplication. Optimum index factor on qualitative technique scan is the best virtual color image to provide targeted area.
    Keywords: landsat, optimum index factor, spectral behavior, fresh, salt water
  • Homayoon Ahmadvand *, Mohamadali Najarpoor Pages 47-59
    In the ocean, surface flow has an important role in heat transfer and climate change. The Sea flow prediction is of great importance in oceanography. In this study, neural network and wavelet techniques were used to predict the Strait of Hormuz surface flows. The data recorded in this area from November 1992 to December 2014 with time interval of 5 days prepared from NASA and Decomposed up to 10 sub-series using wavelet mother transform such as Rbio, Coif, Bior, dmey, Db, Sym, haar and then were used as input of neural network model. By applying wavelet and neural network weighting coefficients of each of the wavelet transformations were determined. Results showed that the wavelet generated by coif (5) has the most accurate prediction. In order to evaluate the effectiveness of favorable results in the training, validation and testing, multi-layer network with a number of different neurons in the hidden layer was used. The results show that the 6 subseries wavelet d1, d2, ..., d6 with R=0.891 and RMSE =0.025 in the test is the most appropriate number to predict the surface flow in the Strait of Hormuz.
    Keywords: surface flow, Strait of Hormuz, Artificial Neural Network, wavelet transforms
  • Mohammad Reza Khalilabadi * Pages 61-68
    In this research, the circulation of Gulf of Oman and the Persian Gulf dense water outflow front to the Gulf of Oman have been modeled using MITgcm which is a nonlinear 3D numerical model. The main domain is between and and was discretized by a non-uniform orthogonal grid of 480*342 points. Spatial resolution along the longitudinal axis ranges between 500m (near the sill region) to 1000m and along the latitudinal axis is 1000m. The model has 32 z levels with the thickness of layers increasing from the surface to the bottom. In this investigation the Massachusetts Institute of Technology general circulation model (MITgcm) has been used. This model solves the fully nonlinear, non-hydrostatic Navier-Stokes equations under the Boussinesq approximation for an incompressible fluid with a spatial finite volume discretization on an orthogonal computational grid. The model formulation includes implicit free surface and partial step topography. The MITgcm formulation has been addressed in detail by Marshal et al. (1997a, 1997b) and its source code and documentation are available at the MITgcm group Website. The selected advection scheme for this study is a third-order direct space-time flux limited scheme (Hundsdorfer et al., 1995), which is unconditionally stable. Topographic data has been obtained from Iranian National Cartographic Center (NCC) with the high resolution bathymetry chart. No-slip conditions were imposed at the bottom and lateral solid boundaries. Initial conditions for temperature and salinity were obtained from the World Ocean Database (WOD) and World Ocean Atlas (WOA) Series [WOD group, 2013] for the month of June. The monthly averages of Sea Surface Temperature (SST) and Sea Surface Salinity (SSS) were derived from the WOA Database and the climatological data (wind and heat budget components) were derived from the NOAA Database [Noaa, 2013]. This data was prescribed in the model for all 12 months of the year. The model domain has two open boundaries at west and east sides. The west open boundary condition imposed by hourly observational data of salinity, temperature and current profiles from the surface to the bottom layer with 10 m interval and the east open boundary forced by hourly observational data of Sea Surface Height (SSH) predicted data of salinity, temperature and current profiles. This data was prescribed in the open boundary condition section of the model. To validate the MITgcm model, the monthly averages of temperature and salinity profiles for January obtained from WOA program are compared to MITgcm simulation results. Some of beneficial results of this modeling are achievement of the Persian Gulf outflow pattern and Gulf of Oman fronts. The modeling results show a clockwise circulation in the surface layer of Gulf of Oman. Also, two small counterclockwise gyres have been formed in the west of this clockwise gyre. One gyre, situated in the southwestern corner runs from surface to bottom. In depths of more than 500 meters the circulation is counterclockwise which is opposing of surface circulation. The results of this modeling also show the two layer exchange between the Persian Gulf and the Gulf of Oman.
    Keywords: circulation, current pattern, Gulf of Oman, gyre