رفتن به محتوای اصلی
x
مدل‌سازی آزمایشگاهی و تحلیلی نرخ تبخیر از جریان¬ آب در كانال‌ها
تاریخ دفاع
استاد

ميلاد امين زاده

دانشکده
مهندسی عمران

  

برخلاف مطالعات گسترده بر روی تبخیر از آب­های ساکنمانند دریاچه­ها، تبخیر از جریان­ها مانند رودخانه­ها و کانال­های انتقال آب کمترمورد توجه قرارگرفته است. از این رو هدف تحقیق حاضر برآورد نرخ تبخیر از جریان­هایآبی به صورت آزمایشگاهی و تحلیلی است. عوامل متعددی مانند عوامل فیزیکی، هواشناسیو هیدرولیکی بر تبخیر مؤثر هستند که در پژوهش پیش رو اثر عوامل هواشناسی شامل تابشنور و جریان باد بر نرخ تبخیر در سه سرعت جریان آب 5/1، 5/4 و 5/7 سانتی­متر برثانیه مورد مطالعه قرار گرفت. در بخش آزمایشگاهی برای انجام آزمایش­ها از یک کانالآب با عرض 082/0 متر، ارتفاع 145/0 متر و طول 77/4 متر استفاده شد. طول مشخصی ازکانال (ناحیه انجام آزمایش) به منظور انجام آزمایش­ها در نظر گرفته شد. با شبیه­سازیشرایط هر آزمایش در آزمایشگاه، اندازه­گیری نرخ تبخیر برای حالت­های بدون اعمالتابش نور و جریان باد، فقط اعمال جریان باد، فقط اعمال تابش نور و اعمال همزمانجریان باد و تابش نور انجام گردید. دمای آب، دمای هوا و رطوبت نسبی هوا از شروعآزمایش تا پایان آن هر نیم ساعت یک­بار اندازه­گیری و نرخ تبخیر با توجه به مقدارآب از دست رفته برای هر آزمایش تعیین شد. در بخش تحلیلی بر اساس توازن انرژی و باتوجه به داده­های اندازه­گیری شده برای هر آزمایش، میزان تبخیر محاسبه گردید. نرخ­هایتبخیر اندازه­گیری شده در آزمایشگاه با نرخ های تبخیر محاسبه شده از فرمول توازنانرژی مقایسه شدند و مشخص شد با یکدیگر همبستگی قابل قبولی دارند. بررسی­ها بیانگرنقش قابل توجه پارامترهای هواشناسی و سرعت جریان آب بر نرخ تبخیر بودند. در حالتعدم حضور جریان باد و تابش نور، نرخ تبخیر نسبت به حالات دیگر کمتر بود و باافزایش سرعت جریان آب میزان تبخیر نیز افزایش می­یافت. افزایش سرعت جریان آب باعثافزایش سرعت نسبی بین آب و هوا می­شود که با افزایش سرعت نسبی، ضخامت لایه مرزیانتقال جرم بین آب و هوا کاهش و نرخ تبخیر افزایش می­یابد. اعمال فقط تابش نورباعث انتقال انرژی بیشتر و افزایش دمای آب و در نتیجه افزایش نرخ تبخیر شد. بررسی­هانشان دادند با افزایش تابش نور از صفر به W/m2 200، نرخ تبخیر حدود دو برابر و از W/m2 200 بهW/m2 400 حدود 30 درصد افزایش داشت. جریان باد در سه حالت عمود، هم جهت و خلافجهت با جریان آب اعمال گردید. جریان باد موجب پخش شدن مولکول­های بخار آب و کاهشضخامت لایه مرزی می­شود در نتیجه نرخ تبخیر افزایش می­یابد. همچنین با بررسی سه حالتجریان باد نسبت به جریان آب مشخص شد اگر جهت آنها یکسان باشد نرخ تبخیر کمترینمقدار و اگر جهت آنها خلاف همدیگر باشد، نرخ تبخیر بیشترین مقدار را دارد. دربررسی­ها مشخص شد که در حالت اعمال جریان باد به صورت عمود، با افزایش سرعت جریانباد از صفر به m/s 2، نرختبخیر حدود 60 درصد و از m/s 2 به m/s 4 حدوداً 30درصد افزایش می­یابد. همچنین نرخ تبخیر در حالت یکسان بودن جهت جریان باد و آبنسبت به حالت جریان عمودی باد، در حدود 10 درصدکاهش و در حالت خلاف جهت بودن حدود10 درصد افزایش داشت. در حالت کلی بیشترین نرخ تبخیر در اعمال همزمان جریان باد وتابش نور مشاهده گردید. با توجه به پارامترهای بعد دار و مؤثر حاضر در مسأله و براساس آنالیز ابعادی با روش پی باکینگهام، 4 پارامتر بدون بعد به دست آمد: پارامتر Ee مربوط به تغییرات نرخ تبخیر، Rd مربوط بهتغییرات میزان تابش، Ve نسبتسرعت جریان باد به سرعت جریان آب، و Re عدد رینولدز. مشخص شد که با افزایش پارامترهای Rd، Ve و Re، پارامتر Ee افزایش می­یابد.در نهایت با استفاده از نرم­افزار    یک رابطه کلی برای برآورد نرخ تبخیر در شرایط مختلف ارائه گردید.

تحت نظارت وف ایرانی