فهرست مطالب

علوم و فنون دریایی - سال بیست و یکم شماره 1 (بهار 1401)

مجله علوم و فنون دریایی
سال بیست و یکم شماره 1 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مریم سیوف جهرمی*، زهره شاهمنصوری صفحات 1-15
    در این مطالعه، با استفاده از داده های بلندمدت AVISO، طی 25 سال (11 دی ماه 1371 الی 10 دی ماه 1394)، آنومالی تراز دریای خلیج فارس (قدرت تفکیک فضایی 0/25 درجه طول و عرض جغرافیایی)، در محیط نرم افزار MATLAB مورد بررسی قرار گرفته است. متوسط 25 ساله از داده ها نشان می دهد؛ آنومالی تراز دریا مثبت و برابر باcm 3/06 ± 0/05 (انحراف معیار±میانگین) است که بیشتر از متوسط جهانی است. دامنه تغییرات آن از مقدار کمینه cm 2/46 تا بیشینه cm 3/42 تغییر می کند. متوسط 25 ساله از هر فصل نشان می دهد که آنومالی تراز دریا با خیزی در فصل پاییز و افتی در فصل بهار مواجه است. دو فصل تابستان و زمستان به صورت فصل گذار از بیشینه آنومالی پاییزه به کمینه آنومالی بهاره است. همچنین نتایج نشان می دهد که توزیع مکانی آنومالی تراز دریا در حوضه، متفاوت است. میانگین آنومالی روند تراز دریا در خلیج فارس افزایشی و برابر با  0/1±2/9+ mm/year  است که خلیج فارس را عملا به سه بخش شمال غربی در نزدیکی ساحل عربی (با آهنگ کمتر از mm/year 2/5)، بخش شمالی و مرکزی خلیج (با آهنگ mm/year 3/5-2/5) و بخش جنوبی خلیج و تنگه هرمز (با آهنگ بیش از mm/year 3/5) تقسیم می کند. پس بنابراین، اگرچه سر خلیج فارس دارای روند تغییرات مثبت است، اما کمتر از بخش جنوبی آن و در نزدیکی تنگه هرمز است. اگر افزایش تراز دریای خلیج فارس، با همین روند ادامه یابد، در 200 سال آینده، بیش از m 0/5 سطح تراز دریای خلیج فارس افزایش خواهد داشت که در حجم حوضه و مساحت آن تغییرات قابل توجهی وارد می شود.
    کلیدواژگان: آنومالی سطح تراز دریا، تغییرات فصلی، دستگاه داده AVISO، SSALTO، DUACS، MATLAB
  • داریوش محمدی کیا، احمد سواری*، بابک دوست شناس، حسین محمد عسگری صفحات 16-26

    بررسی پلانکتونی آب های جنوبی ساحلی قشم در استان هرمزگان طی دو فصل سرد و گرم و در چهار ایستگاه (ساحل پارک زیتون، ساحل سوزا، ساحل شیب درازو ساحل سلخ) در سال 1395-1394 انجام شد. به طور کلی طی این بررسی، گونه های مختلف فیتوپلانکتونی متعلق به چهار رده دیاتومه ها (Bacillariophyceae)، دینوفلاژله هاDinophyceae)،کلروفیسه ها (Chlorophyceae) و جلبک های سبز-آبی (Cyanophyceae) شناسایی گردید. فیتوپلانکتون ها تا حد جنس شناسایی شدند، از رده دیاتومه31، از رده دینوفلاژله 11، از رده کلروفیسه 6 و از رده سیانوفیسه 4 جنس شناسایی شدند. میانگین (± خطای استاندارد) تراکم و شاخص های  سیمپسون، پایلو، شانون و مارگالف به ترتیب 63/9±6705/72 سلول در لیتر، 0/34± 0/82، 12/17±0/1، 9/19±9/0 و 0/38± 2/61 در فصل گرم و 53/2 ±13/ 5666 سلول در لیتر، 0/06± 0/77، 12/11±1/0، 9/17±1/0 و 0/43± 2/26 در فصل سرد به دست آمد. بیشترین میزان شباهت فیتوپلانکتونی فصلی بر اساس ضرایب سورنسن و جاکارد، به ترتیب 0/97 و 0/88 در فصول گرم و سرد بود. همبستگی معنی داری بین تنوع سیمپسون و شانون- وینر با شوری و فسفات مشاهده گردید. در حالی که تراکم فیتوپلانکتون ها با شوری و pH همبستگی معنا داری نشان داد. نتایج نشان داد مناطق مورد مطالعه از نظر شرایط اکولوژیک دارای رتبه متوسط و جامعه فیتوپلانکتونی از تنوع و غنای نسبتا خوبی برخوردار است.

    کلیدواژگان: فیتوپلانکتون، تنوع زیستی، تراکم، قشم، خلیج فارس
  • محمدتقی زمانیان، مسعود صدری نسب، مهری فلاحی* صفحات 27-38

    طراحی مدل عددی اقیانوسی برای خلیج فارس برای پیش بینی پدیده ها و فراسنج های اقیانوسی، از جمله راه های پیش گیری یا رفع مشکلات موجود در این محیط مهم می باشد و کار موثر، طراحی مدل آزمایش گاهی در تشابه با آن بوده که می تواند واکنش فیزیکی محیط را نسبت به شرایط مختلف مشخص کند. هدف این پژوهش، طراحی مدل عددی اقیانوسی آزمایش گاهی، در تشابه با خلیج فارس، برای پیش بینی پاسخ محیط به نیروی کشند و باد است. این مدل سه بعدی از معادلات مقدم در دست گاه مختصات کروی زمین با آرایه قایم سیگما برای همانند سازی سود می برد. برای حل معادلات مدل از روش تفاضل متناهی استفاده شده است. اصول به کار رفته در طراحی مدل و محاسبه منطقی تر تنش بین لایه ها، از مزایای این مدل، در مقایسه با مدل های مشابه است. به این منظور، یک حوضه پنج لایه اقیانوسی با کفی نا تراز، بیش ترین عمق 100 متر و کم ترین عمق 80/09 متر درنظر گرفته شده است. میان گین های روزانه باد خلیج فارس، شوری و دمای آب و تغییرات تراز آب در تنگه ی هرمز از داده های ورودی مدل است. اجرای دو ساله ی این مدل نشان داد که دراین حوضه نیروی کشند در مقایسه با نیروی باد و اختلاف چگالی، یک نیروی غالب است. هم چنین جریانی با بیشینه ی 1/98 متربرثانیه در تنگه ایجاد شده که چرخش پادساعت گردی را در حوضه برقرار می نماید. حداکثر مجموع تغییرات ارتفاع آب، در این ناحیه 2/98 متر به دست آمد. نتایج اجرای این مدل آزمایش گاهی با واقعیت های اقیانوس شناختی خلیج فارس تطابق داشته و ضمن برآورده نمودن هدف، اساس مدلی مناسبی برای خلیج فارس است.

    کلیدواژگان: مدل عددی، معادلات مقدم، آرایه قائم سیگما، خلیج فارس، تنگه هرمز
  • احمد حاجیوند*، عقیل دارایی صفحات 39-52
    پیش بینی مقاومت کشتی مهمترین بخش طراحی هیدرودینامیکی کشتی است. امروزه روش های محاسباتی به عنوان ابزاری متداول برای این منظور استفاده می شوند. محاسبه مقاومت کل شناور با روش عددی دینامیک سیالات محاسباتی به صورت دوفازی به زمان محاسباتی زیادی نیاز دارد. ایده تقسیم بندی مقاومت کل به مولفه های مختلف بر مبنای عامل فیزیکی ایجاد کننده نیرو از اصول اساسی در هیدرودینامیک کشتی است. در روش ترکیبی ارایه شده بر مبنای اصل تقسیم بندی مقاومت، بخش مربوط به مقاومت موج سازی با کمک انتگرال میشل و بخش ویسکوز با حل معادلات جریان واقعی و روش دو بدنه و به صورت تک فاز در محیط دینامیک سیالات محاسباتی بدست آمده است. محاسبات برای 10 سرعت مختلف در بازه عدد فرود 06/0 تا 62/0 انجام و در هر سرعت سهم هر کدام از مولفه های مقاومت تعیین گردیده است. در روش ترکیبی زمان محاسبات به شدت کاهش می یابد. برای مقایسه نتایج، شبیه سازی ها در حالت دوفازی نیز انجام شده است. نتایج به دست آمده از روش ترکیبی و دوفازی به طور متوسط 7 درصد اختلاف دارند با این حال زمان محاسبات حالت ترکیبی به طور متوسط 97 درصد کمتر از زمان شبیه سازی حالت دوفازی به دست آمده است.
    کلیدواژگان: روش انتگرال میشل، دینامیک سیالات محاسباتی، روش ترکیبی دوبدنه، مقاومت موجسازی، مقاومت ویسکوز
  • حامد جلیل مصیر، الهام قنبری عدیوی* صفحات 53-63
    پدیده انتقال رسوب یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در عملکرد هیدرولیکی و ساختار ریخت شناسی سواحل تلقی می شود. به علاوه توسعه پایدار، اقدامات مهندسی و انتخاب متناسب ترین روش حفاظت جهت ساماندهی و تثبیت سواحل، در گروی آگاهی از کمیت بار رسوبی می باشد. بنابراین تمرکز این پژوهش به طور کلی برآورد نرخ انتقال رسوب، ارزیابی تاثیر پوشش جنگلی ساحلی (کمربند سبز) بر کاهش روند نرخ انتقال رسوب در اثر امواج بلند از جمله سونامی و دستیابی به مدل پارامتریک متناسب با هر منطقه ساحلی با استفاده از نرم افزار SPSS می باشد. آزمایش ها بر پایه اثربخشی درخت مانگرو برای کاهش انرژی سونامی، به وسیله یک ساختار درختچه مصنوعی شبیه سازی شده، به ازای دو چیدمان درختی مستطیلی و مثلثی، 3 ارتفاع موج ورودی 6، 9 و 12 سانتی متر، شیب ساحل ثابت و افقی، قطر رسوب 0/35 میلی متر و در شرایط حضور و عدم حضور پوشش انجام گردید. نیروی وارد شده ناشی از موج با استفاده از روش اندازه گیری مستقیم به کمک نیروسنج الکترونیکی (Load cell) و سرعت موج با استفاده از دستگاه سرعت سنج داپلر صوتی (ADV) اندازه گیری شدند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که با وجود پوشش جنگلی، 41/17 درصد از فرسایش و آبشستگی سواحل جلوگیری شده و به تثبیت و احیای سواحل کمک می گردد، همچنین در نظر گرفتن شرایطی از قبیل انتخاب چیدمان مثلثی و افزایش تراکم پوشش، به ترتیب منجر به بهبود 7/57 و 11/20درصدی وضعیت سواحل می گردد. در پایان نیز مدل پارامتریک و معادله تجربی برآورد نرخ انتقال رسوب با ضریب همبستگی معادل 0/95 پیشنهاد گردید.
    کلیدواژگان: تثبیت و ساماندهی سواحل، توسعه پایدار، سونامی، کمربند سبز، نرخ انتقال رسوب
  • مسیح مر*، احمد فیروزیان نژاد، سعید ضیایی راد، عبدالله عیدانی نژاد صفحات 64-80

    مهم ترین ویژگی سازه های دوپایداره این است که این سازه ها دارای دو حالت کاملا پایدار بوده و برای حفظ سازه در هریک از این حالات پایدار نیاز به هیچ گونه منبع دایمی انرژی و یا اتصالات مکانیکی نمی باشد. صرفا جهت تغییر شکل از یک حالت پایدار به حالت پایدار دیگر باید انرژی مصرف کرد. در این مقاله، مشخصات پایداری و پاسخ حرارتی ورق کامپوزیتی دوپایداره با لایه چینی های نامتقارن مختلف بررسی و مطالعه شده است. روش اجزاء محدود غیرخطی برای تعیین پاسخ ورق کامپوزیتی نیز به کار رفته است. بدین منظور وابستگی دمایی به خواص مکانیکی ورق های لایه ای (لمینیت) به خصوص بر ضرایب انبساط حرارتی ورق گرافیت/ اپوکسی مورد توجه است. همچنین اثر لایه های رزین در مشخصات پایداری ورق ها بررسی شده است. اثر دما بر شکل نهایی ورق های کامپوزیتی پخته شده در دمای °C 25 تا °C 180 سانتی‎ گراد بررسی شده است. نتایج نشان دادند که ضرایب انبساط حرارتی اثر زیادی بر شکل ورق های پخت شده دارند. از آن جایی که عدم یکسان بودن ضخامت لایه ها در ورق های مرکب دوپایداره، که در حقیقت یک نوع نقص ساختاری می باشد، تاثیرات به سزایی در شکل بعد از پخت ورق، تعیین حالت پایدار اول ورق و همچنین تعیین مقدار نیرویی که باعث پرش ناگهانی بین دو حالت پایدار می شود، دارد. مشخص کردن ضخامت حقیقی هر لایه و همچنین لایه های رزین بین لایه ها و روی ورق باعث می شود که مدل سازی ما تا حد بیشتری به واقعیت نزدیک شود. از این رو ضخامت حقیقی لایه های ورق مرکب و همچنین لایه های رزین با استفاده از میکروسکوپ نوری تعیین شده و در مدل سازی ها منظور گردیده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی اجزاء محدود با نتایج تست عملی مقایسه گردیده و سازگاری مناسبی حاصل شده است.

    کلیدواژگان: لمینیت های دوپایداره، پدیده پرش ناگهانی، پاسخ حرارتی، ورق گرافیت، اپوکسی، روش اجزاء محدود
  • محمدحسین نورالله دزفولی، امیرعباس کمان بدست*، علیرضا مسجدی، محمد حیدرنژاد، محمدحسین پورمحمدی صفحات 81-91

    یکی از روش های کنترل پرش هیدرولیکی در پایین دست سازه های هیدرولیکی و تامین عمق پایاب مناسب، استفاده از حوضچه آرامش با واگرایی ناگهانی است. مطالعات گذشته نشان داده است که دراین حوضچه ها طول پرش و در نتیجه طول حوضچه نسبت به حوضچه کلاسیک افزایش دارد. از سوی دیگر زبرکردن بستر از جمله تمهیداتی است که می تواند به منظور کاهش طول حوضچه مورد استفاده قرار گیرد. حال این سوال مطرح خواهد بود که میزان تاثیر زبر کردن بستر چقدر می باشد. لذا در این مطالعه تاثیر حضور زبری بر طول پرش در حوضچه های واگرای ناگهانی بررسی شده است. برای این منظور آزمایشات در فلومی با طول 12 متر و عرض و ارتفاع 0/8 و 0/7 متر با واگرایی متقارن با نسبت بازشدگی 0/33 در محدوده اعداد فرود 2 تا 10 انجام شد. نتایج این مطالعه نشان داد که زبری ها افزایش 31 درصدی طول پرش حاصل از واگرایی ناگهانی نسبت به پرش کلاسیک، را به میزان 12درصد نسبت کاهش داده است و از نظر طول حوضچه مشابه حوضچه USBR- ΙI می باشد. همچنین زبری ها باعث کاهش طول غلتاب به میزان 20 درصد نسبت به پرش در مقطع ناگهانی ولی بستر صاف خواهد شد.

    کلیدواژگان: جهش آبی، واگرائی ناگهانی، طول پرش، حوضچه آرامش، زبری
|
  • Maryam Soyuf Jahromi *, Zohreh Shahmansoori Pages 1-15
    In this study, sea level anomaly of Persian Gulf (spatial resolution of 0.25 degrees of latitudes and longitudes) was investigated in the MATLAB software environment by using long-term AVISO data for 25 years (1 January 1993 to 31 December 2017). The 25-year average of the data shows that the sea level anomaly is positive and equals 3.06 ± 0.05 cm (mean± standard deviation), which is higher than the global average. Its range varies from a minimum of 2.46 cm to a maximum of 3.42 cm. The 25-year average of each season illustrates that sea level anomalies face a rise in autumn and a fall in spring. The two seasons of summer and winter are transition seasons from the maximum anomaly of autumn to the minimum anomaly of spring. The results also show that the spatial distribution of sea level anomaly in the basin is different. The mean sea level anomaly trend in the Persian Gulf is +2.9±0.1 mm/year, which practically divides Persian Gulf in the three parts of northwestern parts near the Arabian coast (anomalies less than 2.5 mm/year), the northern and central parts of the gulf (anomalies of 2.5-5.5 mm/year) and the southern part of the gulf and Strait of Hormuz (anomalies more than 3.5 mm/year). Therefore, although the head of Persian Gulf has positive trend changes, it is less than its southern part and near the Strait of Hormuz. If the Persian Gulf Sea level continues to rise, over the next 200 years, the Persian Gulf sea level will rise more than 0.5 m, with significant changes in the size and area of the basin.
    Keywords: Sea level anomaly, Seasonal variations, The AVISO data set, SSALTO, DUACS, MATLAB
  • Dariush Mohammadi Kia, Ahmad Savari *, Babk Dostshenas, Hossein Mohammad Asgari Pages 16-26

    Plankton survey in coastal area of Southern Waters Qeshm was carried out in two season cold and warm and four stations (Parke Zeyton Beach, Soza Beach, Shibdraz Beach and Salakh Beach) during 2015 and 2016. In this study phytoplankton species belonging to 4 order Bacillariophyceae (Diatoms),Dinophyceae (Dinofellagelates), Chlorophyceae and Cyanophceae (blue-green algae) were identified. phytoplankton identification was done until genus and 31 ditoms, 11 from dinofllagelates, 6 from Chlorophyceae and 4 genus from cyanophyceae were identified.The mean (± SE) of density, biodiversity indices of Simpson,Pielo Shannon and Margalef were respectively 6705.72±63.9 Cell/L, 0.82±0.34,1.12±0.17 , 1.9±0.19, and 2.61±0.38 in season warm and 5666.13±53.2 Cell/L, 0.77±0.06, 1.12±0.11 , 1.9±0.17 and 2.26±0.43 in season cold.The seasonal similarity based on Sorensen's and Jaccard's coefficients were highest (0.97 and 0.88) for - two season warm and cold. In addition, there were significant correlation between Simpson and Shannon-Weiner diversity with salinity and PO4, and phytoplankton density with salinity and pH. A ccording to the results obtained can be concluded that both the area of ecological conditions in ranks are instead moderate. Also, phytoplankton of diversity and richness is good.

    Keywords: phytoplankton, Biodiversity, Density, Qeshm, Persian Gulf
  • MohammadTaghi Zamanian, Masoud Sadrinasab, Mehri Fallahi * Pages 27-38

    The design of oceanic numerical model for Persian Gulf to predict oceanic phenomena and parameters is one of the most important ways of preventing or solving problems environment and designing of the oceanic model similar to it is an effective method that can explain physical response of environment to different situations. Purpose of this research is designing oceanic numerical model for environment similar to Persian Gulf, to predict its reaction in return effect of tide and wind. This three-dimensional model based on primitive equations in spherical coordinates system with sigma vertical coordinate. To solve equations of model is used finite difference method. Compared with similar models, model framework and calculate more logical tension between are the benefits of this model. An oceanic five-layer basin is considered with maximum and minimum depth 100m and 80.09m. The average daily wind in Persian Gulf, the average daily salinity and water temperature and the changes in the water level in Strait of Hormuz are used in this model. The two-year implementation of model showed that in this basin, the tidal force is a dominant force compared with windy force and density gradient, also the maximum current in strait is 1.98 m/s which can create anticlockwise circulation in basin. Maximum total change of water height is 2.98 m in relation to the static level. Implementation results of this model correspond to the oceanographic reality of Persian Gulf, while matches with purpose; it is the basis of suitable model for Persian Gulf.

    Keywords: Numerical Model, primitive equations, sigma vertical coordinate, Persian Gulf, Strait of Hormoz
  • Ahmad Hajivand *, Aghil Daraie Pages 39-52
    The prediction of ship resistance is the most important part of the ship's hydrodynamic design. Nowadays, computational methods are used as a common tool for this purpose. Ship total resistance calculation by using two phase numerical method based on the Reynolds-averaged Naiver–Stokes solution requires high computational power. The idea of total resistance decomposition based on the physical cause is a basic principle in the ship hydrodynamic. In the proposed hybrid method, wave making resistance part is calculated by using Michell Integral and viscous part is computed by numerical solution of one phase viscous flow for double body condition. Computations are performed for 10 velocities from Fn = 0.06-0.62 and at each velocity the percentage of every component calculated. Hybrid method reduce computational time.  To investigate the results, tow phase simulations are performed for a SWATH vessel. On average, there are 7% difference between the results obtained from hybrid and two phase method and computational time in hybrid method is 97% less than two phase method.
    Keywords: Michell Integral method, Computational Fluid Dynamics, Double body hybrid method, Wave making resistance, Viscous resistance
  • Hamed Jalil Masir, Elham Ghanbari Adivi * Pages 53-63
    Sediment transport phenomenon is considered as one of the important and Effective factors in hydraulic performance and morphological structure of the coasts. In addition, stable development, engineering proceedings and the selection of the most appropriate protection method for organization and stabilization of the coast, are depends on the quantity of sediment load. Therefore, the focus of this study is generally to estimate sediment transport rate, assess the impact of coastal forest cover (Green Belt) on decreasing sediment transport rate exposed to tsunami wave trend and to obtain the parametric model to each coastal area using SPSS software. Experiments were performed on the effectiveness of a mangrove tree to reduce tsunami energy, by a simulated polyethylene synthetic shrub structure, for two rectangular and triangular tree layouts, 3 input wave height of 6, 9 and 12 cm, constant and horizontal slope of the coast, 0.35 mm sediment diameter and in terms of presence and absence of cover.. The results of this study show that despite forest cover, 41.17% of coastal erosion and scour are prevented and it helps to stabilization and restoration the coasts. Also considering conditions such as triangular layout selection and increasing cover density, 7.57% and 11.20% respectively, leading to the improvement of the coastal condition. Finally, the parametric model and the experimental equation for estimating the sediment transport rate with the correlation coefficient equal to 0.95, proposed as well.
    Keywords: Green belt, Stable Development, organization, stabilization of the coast, Sediment transfer rate, Tsunami
  • Masih Moore *, Ahmad Firouzian-Nejad, Saeed Ziaei-Rad, Abdollah Eidany-Nejad Pages 64-80

    The interest in bi-stable structures comes from their ability that these structures can have two different stable equilibrium configurations to define a discrete set of stable shapes. The geometrical changes occur with no need to continuously consume power, and mechanical hinges to preserve the structure in each stable shape. In this study, the stability characteristics and thermal response of a bistable composite plate with different asymmetric composition were considered. The non-linear finite element method (FEM) was utilized to determine the response of the laminate. Attention was focused on the temperature dependency of laminate mechanical properties, especially on the thermal expansion coefficients of the composite graphite-epoxy plate. Also the effect of including the resin layers on the stability characteristics of the laminate was investigated. The effect of the temperature on the laminate cured configurations in the range of 25°C to 180°C was examined. The results indicate that the coefficient of thermal expansions has a major effect on the cured shapes. Next, optical microscopy was used to characterize the laminate composition and for the first time the effect of including the resin layers on the actuation loads that causes snapping behavior between two stable shapes was studied. The results obtained from the finite element simulations were compared with experimental results and a good correlation was obtained.

    Keywords: Bi-stable laminates, Graphite-epoxy plate, Finite element method, Snap behavior, Thermal response
  • MohammadHosein Noralah Dezfouli, AmirAbas Kamanbedast *, Alireza Masjedi, Mohammad Heidarnejad, MohammadHosein Purmohammadi Pages 81-91

    One of the measures to control the hydraulic jump at the downstream of hydraulic structures and to provide required sequent depth is to use a stilling basin with sudden contraction. Previous studies have shown that in this basin the jump length increases compare to the classical jump. On the other hand, it has been shown that roughening the bed is a measure that can be used to decrease the jump length. Therefore, it can bring a question that by roughening the bed of sudden contraction stilling basin how much can decrease the jump length? Therefore, in this study the effect of roughness on jump length at the mentioned stilling basin has been investigated. The tests have performed in a flume of 12-meter-long, 0.8-meter-wide and 0.7-meter height. The contraction ratio was 0.33 and the Froude number ranged between 2 to 10. The results have shown that the roughness can decrease the jump length up to 31% compare to the classic jump and can decrease up to 12% compare to the smooth bed of sudden contraction stilling basin. The jump length is equal to the USBR type II. It was found that the roughness can decrease the roller jump up to 20 percent compare to the sudden contraction of smooth bed.

    Keywords: Hydraulic jump, sudden contraction, Jump length, Stilling basin, Roughness