فهرست مطالب

هیدروفیزیک - سال ششم شماره 2 (پیاپی 11، پاییز و زمستان 1399)

نشریه هیدروفیزیک
سال ششم شماره 2 (پیاپی 11، پاییز و زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/08/19
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حسین فرجامی*، اکبر رشیدی ابراهیم حصاری صفحات 1-11

    شناخت مشخصه های امواج منطقه از نیازمندی های اولیه در هر فعالیت دریایی و مطالعات زیست محیطی است. در این تحقیق با استفاده از مدل سازی عددی با شبکه محاسباتی نامنظم مثلثی به شبیه سازی امواج ناشی از باد در حوضه دریای خزر پرداخته شده است. سپس میدان موج دریای خزر در بازه زمانی سال 2000 تا 2020 مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از مدل عددی SWAN با شبکه محاسباتی نامنظم و میدان باد مجموعه داده های بازتحلیل Era-Interim با دقت شبکه 125/0 درجه استفاده شده است. نتایج مدل با داده های اندازه گیری بویه های موج نگار بندر نوشهر، امیرآباد و انزلی صحت سنجی شد. برای بالا بردن دقت پیش بینی، مدل با ضرایب مختلف رشد موج و ضریب استهلاک انرژی با سفیدک موج مورد ارزیابی قرار گرفت و بهترین ضریب آنها برای امواج ناشی از باد در دریای خزر انتخاب گردید. سپس برای یک دوره 20 ساله علاوه بر استخراج میانگین ماهیانه میدان باد و موج شاخص، میدان امواج ناشی از باد با استفاده از روش تحلیل مولفه های اصلی در حوضه مطالعاتی استخراج شد. نتایج تحقیق نشان می دهد مولفه اول تحلیل حدود 70% ، مولفه دوم حدود 20% و مولفه سوم حدود 5% از الگوی کلی آنومالی امواج ناشی از باد را در دریای خزر می تواند تفسیر نماند و می توان تاثیر امواج محلی را در الگوی کلی امواج ناشی از باد منطقه به شکل جداگانه بررسی کرد.

    کلیدواژگان: امواج ناشی از باد، دریای خزر، مدل سازی عددی، تحلیل مولفه های اصلی
  • زهرا غلامی، کامران لاری*، عباسعلی علی اکبری بیدختی، امیرحسین جاوید صفحات 13-24
    نیاز روزافزون مهندسین به برآورد نسبتا دقیق میزان نرخ رسوب گذاری برای طراحی بنادر و سازه های ساحلی، تعیین میزان لایروبی و هزینه های آن و شناسایی واکنش های بلندمدت تغییرات رسوب در خط ساحل؛ استفاده از فرمول جامعی برای محاسبه و پیش بینی نرخ انتقال رسوب کرانه راستا (LSTR) اهمیت ویژه ای برای شروع و ادامه طرح های مهندسی دارد. معادلات موجود در متون تاکنون فقط شامل تعدادی از پارامترهای موثر در هر منطقه بود که در شرایط پیچیدگی انتقال رسوب در ساحل برآورد دقیقی از نرخ انتقال رسوب کرانه راستا ارایه نمی دادند. با توجه به پیچیدگی جریان و رسوب در شرایط مختلف پویایی ساحل، مهندسان نیاز به انتخاب معادلاتی دارند که علاوه بر پاسخگوی نیاز آنها در شرایط مختلف، پیش بینی نسبتا دقیقی از نرخ انتقال رسوب کرانه راستا (LSTR) را نیز ارایه دهد. در این پژوهش ابتدا کلیه پارامترهای موثر بر LSTR بررسی سپس با استفاده از تحلیل ابعادی پارامترهای بی بعد و دارای بعد را با یکدیگر مرتبط و به معادلاتی دست یافتیم سپس با استفاده از نظریه نیمه خودسانی (ISST) به معادله انعطاف پذیری که در شرایط مختلف پویایی ساحل برای محلسبه LSTR پاسخگو است رسیدیم، در نهایت با استفاده از 10967 داده در دوره زمانی 51 ساله معادلات مختلف LST با معادلات سرک و کامفز و بایرام (CKB) و نظریه نیمه خودسانی (ISST) مقایسه شد و کمترین خطا مربوط به معادله ISST وسپس CKB بود.
    کلیدواژگان: نرخ انتقال رسوب کرانه راستا، فراکتا ل، آنالیز ابعادی، نظریه نیمه خودسانی، فرمول های سرک و کامفز و بایرام
  • عرفان پرمنون، مهدی مظاهری* صفحات 25-39

    با وجود قوانینی در زمینه عدم تخلیه پساب به منابع آبی همواره تخلفاتی در جهت تخلیه آن وجود خواهد داشت. از این رو شناسایی منبع آلاینده (سری زمانی) از اهمیت ویژه ای برخوردار است. آلودگی وارد شده به رودخانه توسط فرآیند جابه جایی-پراکندگی به پایین دست منتقل می شود. این معادله در گام زمانی مثبت با استفاده از روش های عددی و تحلیلی متداول قابل حل است. در حل مستقیم، سری زمانی در بالادست مشخص است و هدف یافتن غلظت آلاینده در مکان و زمان پایین دست است. اما در حل معکوس هدف عکس حل مستقیم است. حل معکوس این معادله به صورت گام زمانی منفی در دسته معادلات دیفرانسیلی جزیی بدخیم قرار می گیرد و پاسخ های این معادله به همگرایی لازم نمی رسند از این رو از روش شبه معکوس پذیری استفاده می شود. اساس این روش اضافه نمودن ترم پایداری است که نقش اصلی را در همگرایی پاسخ های معکوس معادله جابه جایی-پراکندگی بر عهده دارد. در گام بعد معادله جابه جایی-پراکندگی به علاوه ترم پایداری، به وسیله تبدیل فوریه حل می شود که منجر به یک انتگرال نوسانی شدید خواهد شد. حل این انتگرال شناسایی منبع آلاینده را در پی دارد. مدل بیان شده در الگوهای ساده بسیار دقیق عمل می کند و در الگوهای پیچیده تر به وسیله افزایش ضریب پایداری میتوان میزان خطا را تا حدود زیادی کاهش داد از طرفی مدل معکوس نسبت به مدل عددی دارای هزینه محاسباتی کم تری است. برای حل مدل معکوس از دو مثال فرضی (ساده و پیچیده) استفاده شد که صحت سنجی توسط نتایج عددی حاکی از توانایی بالای مدل تحلیلی را دارد.

    کلیدواژگان: انتقال آلودگی، روش شبه معکوس پذیری، حل تحلیلی، مدل معکوس، تبدیل فوریه
  • ارم قاضی*، عباسعلی علی اکبری بیدختی، مجتبی عظام، مجتبی ذوالجودی، مسعود ترابی آزاد صفحات 41-51

    در این تحقیق با استفاده از مطالعات میدانی و استخراج طیف از سری زمانی مولفه‎های سرعت، پریود مولفه‎های جزرومدی روزانه و نیمروزانه مشخص شد و با برداشتن جزرومد توسط فیلتر پایین گذر سرعت جریان باقیمانده بدست آمد. جهت جریان‎های باقیمانده از زمستان تا بهار یک جریان سطحی را به درون خلیج و یک جریان را به سمت خارج خلیج نشان داد وگویای این مطلب است که در این منطقه گردش باروکلینیک آنتی سیکلونی شکل می‎گیرد. سرعت جریان باقیمانده حدود 10 cm/s و سرعت جریان جزرومدی 50 cm/s بدست آمده است. بررسی طیف‎های دما و شوری نشان داد که جزرومد تا عمق 30 متر بر دما اثر گذاشته و در عمق‎های پایین‎ترتاثیر آن ضعیف است و شدت آن در بهار بیشتر از زمستان است. بنا براین از سطح به عمق با سرد شدن آب، اثر جزرومد بر دما کاهش می یابد که علت آن می تواند مربوط به تشکیل گرادیان دمایی و ترمو کلاین در بهار باشد و یا اثر رفت و بر گشتی جزرومد که ایجاد موج می‎کند و باعث افزایش دما و کاهش شوری می‎گردد. در قسمت‎هایی که لایه بندی قوی‎تر است گرادیان شدیدتر بوده و اثر جزرومد نیز قوی‎تر می باشد. تاثیر جزرومد بر شوری نیز در سطح بسیار ضعیف بوده و در برخی از اعماق قوی‎تر است که احتمال دارد به علت توپوگرافی منطقه و اثر رفت و برگشتی موج باشد.

    کلیدواژگان: جریان جزرومدی، جریان باقیمانده، آنالیز سری زمانی، جریان خلیج فارس
  • حسن اکبری نیا، مجتبی عظام*، پرگل قوام مصطفوی صفحات 53-70

    در این پژوهش از یک مدل جفت شده فیزیکی - بیولوژیکی ROMS به منظور بررسی تغییرات فصلی پارامتر های بیولوژیکی خلیج فارس استفاده شده است. مدل بیولوژیکی دارای هفت متغیر حالت شامل دو ماده مغذی ، فیتوپلانکتون، کلروفیل، زیوپلانکتون و دو دترایتوس کوچک و بزرگ (N2PChlZD2) است. نتایج اجرای مدل حاکی از این است که الگوی تغییرات ماهانه کلروفیل آ در خلیج فارس را می توان به دو منطقه تفکیک کرد. منطقه اول بخش شمال غربی است که رشد کلروفیل آ در آن از بهار آغاز می شود و تا اواخر تابستان و اوایل پاییز در امتداد سواحل جنوبی به طرف شرق گسترش می یابد و مقدار کلروفیل آ این منطقه در تمام طول سال بیشتر از سایر مناطق است و پیک آن در اوایل بهار می باشد. منطقه دوم که شامل بخش های میانی خلیج فارس و تنگه هرمز است در تابستان بارور می شود و پیک مقدار آن در اواخر تابستان تا اوایل پاییز می باشد. نتایج همچنین نشان می دهند که الگوی رشد و گسترش کلروفیل آ در خلیج فارس دارای یک استقلال نسبی از الگوی تغییرات فصلی کلروفیل آ دریای عمان است و تغییرات کلروفیل آ آن از الگوی جریانات خلیج فارس تبعیت می کند. علاوه بر این مدل نشان می دهد که در شمال غربی خلیج فارس مقدار نیترات از غلظت بالایی برخوردار است که علتی برای شروع رشد شکوفه های فیتوپلانکتونی از بخش شمال غربی خلیج فارس و گسترش آن به سایر مناطق همراه با جریان های منطقه است.

    کلیدواژگان: مدل سازی، کلروفیل، پارامترهای بیوژئوشیمیایی، نوترینت، خلیج فارس
  • همایون احمدوند، محمدعلی نجارپور*، محمد اکبری نسب، ایمان اسمعیلی پایین افراکتی صفحات 71-83

    پیش بینی ارتفاع موج شاخص در تحلیل سامانه های دریایی از جمله مهندسی سازه های دریایی و انتقال رسوب استفاده می شود. خلیج مکزیک سالانه با طوفان های حاره ای به شکل هاریکن مواجه است و ارتفاع امواج این منطقه را تحت تاثیر قرار می دهد، بنابراین پیش بینی ارتفاع امواج شاخص دریا در این منطقه دریایی از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مقاله با مروری بر مطالعات قبلی و استفاده از تکنیک شبکه عصبی مصنوعی، تاثیر توان های مختلف سرعت باد و سرعت برشی در پیش بینی ارتفاع موج شاخص ساعات آینده مورد ارزیابی قرار داده شده است. نتایج نشان داد که حضور توانهای مختلف سرعت باد، سبب افزایش دقت پیش بینی ارتفاع موج شاخص نسبت به سرعت برشی باد می شود. سپس برای افزایش دقت پیش بینی نیز از خودهمبستگی داده های ارتفاع امواج ثبت شده در این منطقه استفاده و مدلی مناسب ارایه گردید. در این مدل توان 3/2 از سرعت باد برای پیش بینی ارتفاع امواج 3، 6 و 8 ساعت آینده و توان 9/1 از سرعت باد برای پیش بینی ارتفاع امواج 12 ساعت آینده محاسبه گردید. در انتها، نتایج پیش بینی با مطالعات گذشته مقایسه شد که حاکی از دقت پیش بینی بالاتر این تحقیق بود.

    کلیدواژگان: ارتفاع موج شاخص، خلیج مکزیک، شبکه عصبی، فاکتور تنش باد
  • علی یزدانی، حبیب دانش منش*، مجتبی زبرجد صفحات 85-92

    الاستومرهای ترموپلاستیک پلی یورتان(TPUE) با مواد اولیه PTMG، HDI و BD در نسبت های مولی مختلف 1-2/4-3، 1-2/1-1 و 3-4/2-1 سنتز شدند. تاثیر نسبت استوکیومتری این مواد بر خواص جذب صوت و اتلاف آنها بررسی شد. جهت بررسی ساختار و خواص مواد سنتز شده، از طبف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC)، تفرق اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، وزن مخصوص و آنالیز مکانیکی دینامیکی (DMTA) استفاده شده است. ساختار شیمیایی TPUE با FTIR آنالیز شد. نتایج XRD نشان داد در پلیمر جدایش فازی به وجود آمده است. بررسی های XRD و DSC نشان داد تغییر درصد فاز سخت از 12 به 33 درصد سبب تغییر ساختار آمورف پلی یورتان به نیمه کریستال می شود. تغییر در ترکیب شیمیایی، سبب تغییر در ساختار مناطق سخت شده که این سبب تغییر دانسیته می شود. این تغییر ساختار همچنین سبب تغییر در مدول ذخیره و مدول اتلاف شده و فاکتور اتلاف را 75 درصد کاهش می دهد. علاوه بر این، سرعت و ضریب جذب صوت در دمای محیط و فرکانس یک هرتز 200 درصد تغییر می کند.

    کلیدواژگان: پلی یورتان، نسبت مولی، مدول اتلاف، سرعت صوت
  • رجب یحیی زاده*، زهرا هاشم پور صفحات 93-104

    در این مقاله، مدل عددی برای محاسبه چگالی و جریان الکترونی چاه کوانتم ترانزیستورهای AlGaN/GaN با در نظر گرفتن فشارهیدرواستاتیکی ارایه شده است که امکان بررسی اثر فشار روی رسانندگی متقابل، ساب باند های چاه کوانتمی، جریانهای نشت سطحی و حجمی و نهایتا مینیمم نویز را فراهم می کند. دراین مدل از حل خودسازگار معادله شرودینگر و پواسون در بدست آوردن چگالی گاز الکترونی دو بعدی استفاده شده که در آن تا پنج ساب باند انرژی در نظر گرفته شده است. افزایش فشارمعادل گیت مجازی در ترانزیستورها در مجاورت گیت حقیقی عمل میکند که باعث افزایش عمق چاه کوانتم، جریان و چگالی الکترونی، رسانندگی متقابل، جریانهای نشت ونهایتا مینیمم نویز میگردد. با افزایش فشار ساب باندها چاه کوانتم دو بعدی به سمت پایین فشرده می شود و الکترون ها بستگی قوی پیدا می کنند و محدودیت کوانتمی افزایش می یابد . همچنین در هر فرکانس و جریان درین سورس دلخواهی افزایش فشار باعث افزایش مینیمم نویز می شود. نتایج محاسبه شده با داده های تجربی موجود مطابقت خوبی دارند.

    کلیدواژگان: فشار هیدرواستاتیکی، مینیمم نویز، نشت گیت، چاه کوانتم
  • محمدرضا کازرانی وحدانی*، آرمان فرهمند صفحات 105-111

    در این پژوهش اثر ترموآکوستیک فیلم های نازک اکسید گرافن که به روش فیلتراسیون خلاء بر روی غشاءهای متخلخل پلی ونیلیدین فلوراید (PVDF) تهیه شده اند، مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور پس از آماده سازی، نمونه ها الکترود گذاری شدند و امپدانس الکتریکی آن ها اندازه گیری شد. صرف نظر از افت و خیزهای بسیار اندک تمام نمونه ها امپدانس مقاومتی خالص از خود نشان دادند. در ادامه سطح فشار آکوستیکی تولید شده توسط نمونه ها در اثر اعمال سیگنال الکتریکی متناوب به نمونه ها در بازه ی فرکانسی 150Hz تا 20kHz اندازه گیری شد. نتایج بیانگر آن است که با افزایش دامنه ی ولتاژ سیگنال ورودی، سطح فشار آکوستیکی حاصل از نمونه ها در بازه ی فرکانسی مورد آزمایش تقریبا به طور پیوسته افزایش می یابد. آنچنان که انتظار می رود در اثر پدیده ی ترموآکوستیک فرکانس سیگنال های آکوستیکی تولید شده دو برابر سیگنال تحریک الکتریکی می باشد. همچنین با توجه به ضخامت یکسان لایه ها سطح فشار آکوستیکی نمونه ها با کاهش مقاومت لایه ها و افزایش ولتاژ تحریک افزایش می یابد. مطالعه ی طیف فشار آکوستیکی همچنین بیانگر آن است که به ازای یک فرکانس تحریک الکتریکی ثابت طیف تابشی دارای دو بیشینه یکی در فرکانس برابر فرکانس تحریک و دیگری در فرکانس دوبرابر آن می باشد. این پدیده برای اولین بار است که گزارش می شود.

    کلیدواژگان: اثر ترموآکوستیک، گرافن، لایه های نازک
  • محمد احمدنژاد*، مهدی اکبرزاده، سعید فرهادی پور، حسن محمدی صفحات 113-126

    نظارت بر ناحیه های ساحلی از عوامل مهم در مدیریت منابع طبیعی است. هدف از این پژوهش، آشکارسازی ساحل و خط ساحلی در سال 2018 میلادی در ناحیه گلف پورت می باشد. در این مطالعه، داده هایی از ماهواره ترا، ماهواره لندست 8 و ماهواره ی سنتینل A2 برای ناحیه مورد مطالعه استفاده شدند. سپس، با استفاده از شاخص NDWI و آستانه گذاری روی تصویر NDWI حاصل از باندهای سنجنده ی Aster در ماهواره ترا ، برای استفاده به عنوان پالایه جداسازی آب و غیرآب، اعمال پالایه جداسازی مشابه دیگر، اعمال پالایه کاهش ابر، و پالایه کاهش نوفه، محدوده آب و غیر آب جداشده و تصویر حاصل به عنوان ساحل محسوب شد. سرانجام، با اجرای یک پالایه آشکارساز لبه روی تصویر ساحل، خط ساحلی آشکارسازی شد. دقت آشکارش ساحل و خط ساحلی بر اساس یک تصویر مرجع با سنجه های PSNR، ضریب همبستگی و SSIM محاسبه شد. نتایج عددی نشان داد، بهترین پالایه آشکارساز لبه، پالایه رابینسون بوده است و میزان پوشش ابر روی تصاویر پردازش شده و وضوح فضایی تصاویر از عوامل موثر در کیفیت آشکارش بوده اند.

    کلیدواژگان: ضریب همبستگی، NDWI، PSNR، Histogram، SSIM
  • محمدامین اکبری، جلال محمدی*، جلیل فریدونی صفحات 127-139

    از میان انواع پرتابه های هوا به زیرسطح، پرتابه های چرخش پایدار حایز مزیت های اقتصادی و عملیاتی است. برقراری پایداری حرکت اتمسفری پرتابه های چرخش پایدار، با اثر ژیروسکوپیک ناشی از اسپین پرتابه امکان پذیر است. در هر حال از منظر طراحی حفظ پایداری حرکتی پرتابه در درون کویتی با چالش اساسی مواجه است. بنابراین بررسی نحوه ی تاثیرگذاری پارامترهای موثر بر دینامیک پرتابه در زیرسطح، حایز اهمیت خواهد بود. مطالعه آزمایشگاهی دینامیک پرتابه در زیرسطح، نیازمند بستر تجهیزاتی بسیار دقیق و گران قیمت می باشد. بنابراین رهیافت عددی موضوع، می تواند کمک شایانی به روند طراحی چنین پرتابه هایی نماید. این پژوهش در ابتدا مدل عددی ورود به آب مایل پر سرعت، یک پرتابه ی سوپر کاویتاسوینی را ارایه نموده است. نتایج مدل سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود در ادبیات راستی آزمایی شده است و نتایج در تطابق مطلوب قرار دارد. در ادامه، ورود به آب مایل یک پرتابه در دو وضعیت دارای اسپین و بدون وجود اسپین، شبیه سازی گردید و نتایج با هم مقایسه شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد، در فرآیند ورود به آب مایل، وجود حرکت چرخش محوری، تاثیر بسزایی بر رفتار دینامیکی و سینماتیکی پرتابه ی استوانه ای نخواهد داشت. بنابراین نتایج این پژوهش نشان داد، در فرآیند ورود به آب مایل پرتابه های چرخش پایدار سوپرکاویتاسیونی، با تقریب دقیقی فرض حرکت صفحه ای پرتابه برقرار است. لازم به ذکر است، اثبات این فرضیه سبب می شود ساده سازی های قابل توجهی در مدل سازی های آزمایشگاهی و عددی مسایل آتی روی دهد.

    کلیدواژگان: ورود به آب مایل، پرتابه ی سوپرکاویتاسیونی، چرخش محوری، اسپین
  • مصطفی منفرد مسقانی، محمدعلی علی دوستان، علیرضا بینش* صفحات 141-154

    طبیعت زنده یک منبع اصلی برای ارایه طرح های خلاقانه جهت حل مشکلات فنی است. پوست بدن کوسه های سریع به دلیل وجود ساختارهای دندانه ای با نیروی پسای پایین، منبعی برای الهام از طبیعت برای بسیاری از کاربردهای مهندسی است. هدف اصلی در این پژوهش بررسی توانایی روش های ساخت افزایشی و بکارگیری تکنیک پرینت سه بعدی در ساخت سطوح دندانه دار کاهنده نیروی پسا است. در این مطالعه سطوح دندانه دار الگو گرفته شده از پوست کوسه های سریع طراحی شده و با استفاده از روش پرینت سه بعدی پردازش نور دیجیتال (DLP) در ابعاد میکرون از رزین زرد رنگ ساخته شده است. سپس یک کانال بسته از جنس پلکسی گلاس که سطح پایینی آن شامل سطح دندانه داراست، جهت ارزیابی قابلیت این سطوح در کاهش افت فشار طراحی و ساخته شده است. یک سامانه مهندسی شامل، پمپ، روتامتر، مخزن آب، اتصالات، مبدل فشاری، منبع تغذیه و نمایشگر برای اندازه گیری میزان افت فشار درون کانال از سطوح مختلف ساخته شده است. تست ها برای رینولدزهای مختلف برای سطوح دندانه دار گوناگون ساخته شده انجام و نتایج مربوط به مقادیر افت فشار با داده های تجربی نمونه شاهد مقایسه شده است. نتایج بیانگر توانمندی سطوح دندانه دار ساخته شده در کاهش افت فشار درون کانال است.

    کلیدواژگان: نیروی پسا، افت فشار، سطح دندانه دار، پرینت سه بعدی، پردازش نور دیجیتال (DLP)، کانال بسته
|
  • Hossein Farjami *, Akbar Rashidi Ebrahim Hesari Pages 1-11

    An accurate knowledge and understanding of wind-driven wave characteristics is one of basic requirements in marine activities and environmental studies. The present research deals modeling wind-driven wave with irregular triangular computational mesh grid in the Caspian Sea. Then, the wind-driven wave field of the Caspian Sea has been analyzed in the 2000 - 2020 period. For this purpose, the SWAN numerical model with irregular computational mesh grid was used to simulate wind-driven wave characteristics using Era-Interim reanalysis data with accuracy of 0.125 degree. The results of the modeling were validated with the measurements data in Nowshahr, Amirabad and Anzali buoys position. To increase the forecast accuracy, the model with different AGROWTH and the Whitecapping coefficients was evaluated in the Caspian Sea. Then the monthly average sea surface wind and the significant wave height field extracted for a period of 20 years. Also, dominant wind-driven wave patterns were extracted using the Empirical Orthogonal Functions (EOF) analysis method in the study area. The results show that three first main components of the EOF analysis are respectively about 70%, 20% and 5% of the total anomaly pattern of the wind-driven waves in the Caspian Sea. Therefore we can interpret separately the effect of the local waves on the general wind-driven wave pattern of the Caspian Sea.

    Keywords: Wind-Driven Waves, Caspian Sea, Numerical Modeling, Empirical Orthogonal Function
  • Zahra Gholami, Kamran Lari *, Abbasali Aliakbaribidokhti, Amirhossein Javid Pages 13-24
    Engineers every day by day need more to estimate longshore sediment transport rate for the design of ports and coastal structures, , determine the rate of dredging and its costs, and identify long-term reactions to sediment changes along the shoreline; Using a comprehensive formula to calculate and predict longshore sediment transport rate (LSTR) is critical to starting and continuing engineering projects.The equations in the literature so far only included a number of effective parameters in each region that did not provide an accurate estimate of the LSTR along the coast in the complexity of coastal sediment transport. Due to the complexity of flow and sediment in different conditions of coastal dynamics, engineers need to choose equations that, in addition to meeting their needs in different conditions, also provide a relatively accurate forecast of LSTR.In this research, first all the parameters that effect on the LSTR were investigated, secondly using dimensional analysis, the dimensionless and dimensional parameters are related to each other and we obtained equations. Thirdly, we used the Incomplete Self Similarity Theory (ISST) for predicting the flexible equation in different coastal dynamics conditions for calculates the LSTR in different type of coasts. Finally, we used 10,967 data over a 51-year period, the various LST equations were compared with the CERC and Kamphiuse and Bayram equations (CKB) and the least error was related to ISST equation and then CKB.
    Keywords: longshore sediment transport rate (LSTR), Fractal, Dimensional analysis, Incomplete Self Similarity Theory (ISST), CERC, Kamphiuse, Bayram equations (CKB)
  • Erfan Permanoon Pages 25-39

    Despite the existence of the regulations that penalize wastewater discharging into water sources, repeated violations in terms of discharging has been occurred for many years. Therefore, identifying the pollutant source is of high significance. Pollution introduced into the river is transmitted to the downstream via the advection-dispersion process. Direct advection-dispersion equation (Direct ADE) or positive time step can be solved using traditional numerical and analytical methods. In the true solution, the upstream Pollutant concentration time pattern is already specified, and the aim is to find the temporal and spatial distributions of pollutant concentration at downstream.In contrast, in inverse solution, a totally different approach is adopted. Inverse solution of ADE in the form of negative reverse time step falls into the category of the partial differential equations (III-posed), and the answers to this equation do not achieve convergence. Therefore, the quasi-reversibility method is used. The quasi-reversibility method is basically built upon the addition of the stability term, which includes the fourth-order term and the stabilization coefficient and plays a major role in the convergence of the inverse answers to ADE. In the next step, ADE and stability term are solved by Fourier transform (FT). This solution leads to a highly oscillatory integral using FT. By solving this integral, Pollutant sources time pattern (time series) can be identified. To resolve the integral, two hypothetical examples (simple and intricate) were used, and the validation of the numerical results indicates the high capability of the analytical model.

    Keywords: pollution transport, quasi-reversibility method, analytical solutions, inverse model, Fourier transform
  • Eram Ghazi *, Abbbasali Aliakbari Bidokhti, Mojtaba Ezam, Mojtaa Zoljoodi, Masoud Torabi Azad Pages 41-51

    In this study, using filed data measurement and time series spectral analysis on velocity factors, the period for diurnal and semidiurnal tide elements of the current were determined. The direction of the residual currents showed a surface current into the Persian Gulf and another current out of the Gulf. This indicates that in this region, the anticlockwise gyre takes place at the same time as time stratification and thermocline. The velocity of the residual current is about 10 cm/s and the velocity of the tidal current is measured at 50 cm/s. the diagrams show that the tidal current has affected the temperature up to the 30 m depth and in lower depth, it has less effect on temperature. It also has a stronger effect in spring than in winter. Therefore, moving from surface to depth, as the water temperature decreases, the effect of the tide on the temperature is decreased. The maybe related to the formation of temperature gradient and thermocline in the spring or the back and forth movement of the tidal current which created the waves and caused the increase in the temperature and decrease in the salinity. Where there are stronger layers, there is a stronger gradient as well as stronger tide effect. Also, the effect of the tide on salinity on the surface is very weak while it is stronger in some depths which may be related to the area topography and back and forth movement of the tide current.

    Keywords: Tidal current, Residual Current, Time series analysis, Persian Gulf
  • Hassan Akbarinia, Mojtaba Ezam *, P .Ghavam Mostafavi Pages 53-70

    In this study, to investigate the seasonal changes in some biological parameters of the Persian Gulf, a coupled physical-biological ROMS model is used. The biological model coupled with the physical model has seven state variables includes two nutrients, phytoplankton, chlorophyll, zooplankton and small and large detritus (N2PChlZD2). The results show that the pattern of seasonal changes in chlorophyll-a in the Persian Gulf can be divided into two regions. The first region is the northwestern part, where the growth of chlorophyll begins in spring and extends eastwards along the southern coasts until late summer and early autumn. The amount of chlorophyll-a in this region throughout the year is higher than the other parts of the Gulf and also peaks in early spring. The second region, which includes the middle and east parts of the Persian Gulf blooms in summer and peaks from late summer until early autumn. Moreover the results also show that the pattern of growth and expansion of chlorophyll-a in the Persian Gulf are independent of the Sea of Oman pattern, and its changes follow the pattern of Persian Gulf currents. In addition, the results show that there is a high concentration of nitrate in the northwest of the Persian Gulf, that it is a good reason for beginning of the phytoplankton blooms from the northwestern part of the Persian Gulf and its extension to the other parts along with the regional currents.

    Keywords: Numerical modelling, Chlorophyll, Bio-geo-chemical parameters, Nutrient, Persian Gulf
  • Homayoon Ahmadvand, MohammadAli Najarpoor *, Mohammad Akbarinasab, Iman ‪Esmaili Paeen Afrakoti‬ Pages 71-83

    Significant Wave Height (Hs) prediction is used in the analysis of marine systems including marine structural engineering and sediment transport. The Gulf of Mexico faces tropical storms shaped hurricane annually that affects the height of waves in this region, Therefore it is important to have precise estimation of the significant wave height. In this paper, we review previous studies and train artificial neural network model, to predict the effect of different wind speed powers and shear velocity in predicting the wave height in the next hours. The results showed that the presence of different wind speed powers increases the accuracy of predicting Hs relative to the wind shear speed. To increase the prediction accuracy, autocorrelation of the wave height data recorded in this region was used and a suitable model was presented. In this model was calculated power 2.3 of wind speed to predict the height of the next 3, 6 and 8 hours and power 1.9 to predict the height of the next 12 hours. Finally, the prediction results were compared with previous studies, and indicated the higher prediction accuracy.

    Keywords: significant wave height, Gulf of Mexico, Neural network, wind stress factor
  • Ali Yazdani, Habib Danesh Manesh *, Mojtaba Zebarjad Pages 85-92

    Thermoplastic polyurethane elastomer (TPUs) were synthesized by poly (oxytetramethylene) glycol (PTMG), hexamethylenediisocyanate (HDI) and 1, 4- Butanediol (BD) at three different molar ratios (1:4.2:3, 1:2.1:1, 3:4.2:1).The effect of stoichiometric balance on the acoustic and damping properties was evaluated. Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-ray Diffractometry (WAXS), Scanning Electron Microscope (SEM), specific gravity, Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA) and specific gravity were used to investigate the structures. PUUEs chemical structures were characterized by FTIR. The data on the scattering of the wide-angle X-ray is ascribed to the TPU matrix hard parts phase segregation.The results of DSC and XRD backed up the amorphous and crystalline type of PUEs with 12 and 33 wt % of hard segment (HS), respectively. Changing in molecular structure cases changing in hard segment and specific gravity. This was enhanced in HS, leading to changing in storage modules and damping factor. Damping factor decrease 75% and velocity and acoustic absorption coefficient, in room temperature and 1Hz frequency, changes 200%.

    Keywords: Polyurethane, mole function, damping modulus, acoustic velocity
  • Rajab Yahyazadeh *, Zahra Hashempoor Pages 93-104

    In this paper, a numerical model for calculating the density and electron current of quantum wells of AlGaN / GaN transistors is presented by considering hydrostatic pressure, which enables the effect of pressure on mutual conductivity, quantum well subbands, surface and volume leakage currents and finally check for minimum noise. In this model, a self-consistent solution of Schrodinger and Poisson equation is used to obtain a two-dimensional electron gas density in which up to five energy subbands are considered. An increase in hydrostatic pressure is equivalent to creating a virtual gate adjacent to a real gate., which increases the quantum well depth, current and electron density, cross-conduction, leakage currents, and finally the minimum noise. As the pressure increases, the quantum well subbandes are compressed downward, and the electron-dependent energy increases and the quantum confinement increases. Also, at any desired frequency and drain-source current, increasing the pressure increases the minimum noise. The calculated results are in good agreement with the available experimental data.

    Keywords: Hydrostatic pressure, Minimum Noise, Gate Leakage, Quantum Well
  • Mohaammadreza Kazerani Vahdani *, Arman Farahmand Pages 105-111

    In this paper the thermos-acoustic properties of graphene oxide thin film samples synthesized using the vacuum filtration method on the porous Polyvinylidene fluoride membranes have been investigated experimentally. To this end the electric impedance of the samples measured after mounting proper electrodes. In spite of minor fluctuation, the measured impedances are constant and pure resistive. In the following by applying AC voltage in the frequency range 150Hz-20kHz, the radiated sound pressure level of the samples have been measured using the sound level meter. The results indicate that the frequency of the radiated sound waves is twice the frequency of the exciting voltage, as expected in the thermos-acoustic effects. In addition it is found that the radiated sound pressure level of the samples increase monotonically by frequency and the exciting electric voltage and decreases by the resistance of the samples. Investigation of the sound pressure as function of the frequency represents an additional peak in the frequency of applied voltage.

    Keywords: thermoacoustic effect, Graphene, Thin film
  • Mohammad Ahmadnejad *, Mahdi Akbarzade Shirsavar, Saeed Farhadipoor, Hasan Mohammadi Pages 113-126

    Coastal monitoring is one of the important factors in managing natural resources. The purpose of this research, was detection of the coast and coastline in year 2018 AD in the Gulfport area. In this study, data from Terra satellite, Landsat 8 satellite an Sentinel 2A were used for the studied area and the NDWI index was calculated. Reducing clouds filter was used and NDWIAster image to indicate range of land and water was filtered and thresholded. After running filter for reducing holes and noises on maked image, it was considered as coast. Then, with running an edge detector filter on the coast image, the coastline was detected. The precision of detection of coast and coastline was calculated based on a reference image with the quantities of PSNR, SSIM and Correlation coefficient. The numerical results showed that the best edge detector filter was Robinsons' filter. The amount of cloud cover on processed images and the spatial resolution of the images are factors that have impressed to detection quality.

    Keywords: Coefficient corrolation, NDWI, PSNR, Histogram, SSIM
  • MohammadAmin Akbari, Jalal Mohammadi *, Jalil Fereidooni Pages 127-139

    Among the air-to-water projectiles, the gyroscopic stabilizes ones, have economic and operational advantages over other types. The air stability of such projectiles can be achieved with the gyroscopic effect of the spin. However, maintaining stability of the projectile inside the cavity, is a challenging effect from design and practical point of view. Therefore, it will be important to figure out parameters which effects on the underwater projectile stability. It should be noted that experimental study of the underwater projectile dynamics requires a very precise and expensive equipment. Hence, the numerical approach can be used in the design process. The first section of the study, proposed a dynamic model of an air-to-water supercavitating cylindrical projectile. The 6DOF dynamics of the projectile investigated using the Star-CCM+ commercial code. The model's ability to simulate the water entry physical phenomena validated via within literature experimental results and both are in good agreement. Then, the water entry of the projectile was simulated in two situations of having spin and without spinning dynamic, and the results were compared. The results of this study show that, in the oblique water entry process, the existence of circular motion will not have a significant effect on the dynamic and kinematic behavior of the cylindrical projectile. This research proves that, the high-speed oblique water entry dynamics of a supercavitating projectile can well approximated with planar motion in the x-y plate. Proof of this assumption can lead to significant simplifications in laboratory and numerical modeling of such dynamics in the future.

    Keywords: Oblique water entry, Supercavitating projectile, Circular Motion, Spin
  • Mostafa Monfared Mosghani, MohammadAli Alidoostan, Alireza Binesh * Pages 141-154

    Nature and living organisms provide an abundance of creative designs that can be used to solve many technical and engineering problems. Fast swimming shark skin is covered with low drag microstructures which is a good source of inspiration from nature for numerous engineering applications. The main objective of this research is to explore the abilities of additive manufacturing methods and to use 3D printing technology to fabricate drag-reducing riblet surfaces. Thus, the shark skin imitated riblet surfaces have been designed and fabricated in micron scale by using a yellow resin specially-formulated for 3D printers and the DLP technique. Then, a closed channel made of Plexiglas with its bottom surface covered with a riblet surface has been designed and constructed to evaluate the ability of these surfaces in reducing the pressure drop. An engineering system including a pump, rotameter, water tank, connecting tubes, differential pressure transmitter, power supply and monitor has been installed to measure the amount of pressure drop across the channel for various riblet surfaces. The tests have been performed for different Reynolds numbers and various riblet surfaces, and the pressure drop results have been compared with empirical data for a channel with simple sample. The findings indicate the ability of riblet surfaces in reducing the pressure drop across the channel.

    Keywords: Drag. Pressure Drop, Riblet Surface, Additive manufacturing, DLP Technique, Closed Channel