شماره مدرك :
17846
شماره راهنما :
15580
پديد آورنده :
احمدي، احمد
عنوان :

مدل‌سازي آزمايشگاهي و تحليلي نرخ تبخير از جريان آب در كانال‌ها

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
محيط‌زيست
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
شانزده، 61ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
ميلاد امين‌زاده، عبدالرضا كبيري ساماني
توصيفگر ها :
نرخ تبخير , جريان‌هاي آبي , جريان باد , تابش نور , توازن انرژي
استاد داور :
جهانگير عابدي كوپايي، مسعود طاهريون
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/07/17
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
دانشكده :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/07/18
كد ايرانداك :
2866273
چكيده فارسي :
برخلاف مطالعات گسترده بر روي تبخير از آب¬هاي ساكن مانند درياچه¬ها، تبخير از جريان¬ها مانند رودخانه¬ها و كانال¬هاي انتقال آب كمتر مورد توجه قرارگرفته است. از اين¬رو هدف تحقيق حاضر برآورد نرخ تبخير از جريان¬هاي آبي به صورت آزمايشگاهي و تحليلي است. عوامل متعددي مانند عوامل فيزيكي، هواشناسي و هيدروليكي بر تبخير مؤثر هستند كه در پژوهش پيش رو اثر عوامل هواشناسي شامل تابش نور و جريان باد بر نرخ تبخير در سه سرعت جريان آب 5/1، 5/4 و 5/7 سانتي¬متر بر ثانيه مورد مطالعه قرار گرفت. در بخش آزمايشگاهي براي انجام آزمايش¬ها از يك كانال آب با عرض 082/0 متر، ارتفاع 145/0 متر و طول 77/4 متر استفاده شد. طول مشخصي از كانال (ناحيه انجام آزمايش) به منظور انجام آزمايش¬ها در نظر گرفته شد. با شبيه¬سازي شرايط هر آزمايش در آزمايشگاه، اندازه¬گيري نرخ تبخير براي حالت¬هاي بدون اعمال تابش نور و جريان باد، فقط اعمال جريان باد، فقط اعمال تابش نور و اعمال همزمان جريان باد و تابش نور انجام گرديد. دماي آب، دماي هوا و رطوبت نسبي هوا از شروع آزمايش تا پايان آن هر نيم ساعت يك¬بار اندازه¬گيري و نرخ تبخير با توجه به مقدار آب از دست رفته براي هر آزمايش تعيين شد. در بخش تحليلي بر اساس توازن انرژي و با توجه به داده¬هاي اندازه¬گيري شده براي هر آزمايش، ميزان تبخير محاسبه گرديد. نرخ¬هاي تبخير اندازه¬گيري شده در آزمايشگاه با نرخ¬هاي تبخير محاسبه شده از فرمول توازن انرژي مقايسه شدند و مشخص شد با يكديگر همبستگي قابل قبولي دارند. بررسي¬ها بيانگر نقش قابل توجه پارامترهاي هواشناسي و سرعت جريان آب بر نرخ تبخير بودند. در حالت عدم حضور جريان باد و تابش نور، نرخ تبخير نسبت به حالات ديگر كمتر بود و با افزايش سرعت جريان آب ميزان تبخير نيز افزايش مي¬يافت. افزايش سرعت جريان آب باعث افزايش سرعت نسبي بين آب و هوا مي¬شود كه با افزايش سرعت نسبي، ضخامت لايه مرزي انتقال جرم بين آب و هوا كاهش و نرخ تبخير افزايش مي¬يابد. اعمال فقط تابش نور باعث انتقال انرژي بيشتر و افزايش دماي آب و در نتيجه افزايش نرخ تبخير شد. بررسي¬ها نشان دادند با افزايش تابش نور از صفر به W/m2 200، نرخ تبخير حدود دو برابر و از W/m2 200 به W/m2 400 حدود 60 درصد افزايش داشت. جريان باد در سه حالت عمود، هم جهت و خلاف جهت با جريان آب اعمال گرديد. جريان باد موجب پخش شدن مولكول¬هاي بخار آب و كاهش ضخامت لايه مرزي مي¬شود در نتيجه نرخ تبخير افزايش مي¬يابد. همچنين با بررسي سه حالت جريان باد نسبت به جريان آب مشخص شد اگر جهت آنها يكسان باشد نرخ تبخير كمترين مقدار و اگر جهت آنها خلاف همديگر باشد، نرخ تبخير بيشترين مقدار را دارد. در بررسي¬ها مشخص شد كه در حالت اعمال جريان باد به صورت عمود، با افزايش سرعت جريان باد از صفر به m/s 2، نرخ تبخير حدود 150 درصد افزايش مي¬يابد. همچنين نرخ تبخير در حالت يكسان بودن جهت جريان باد و آب نسبت به حالت جريان عمودي باد، در حدود 10 درصدكاهش و در حالت خلاف جهت بودن حدود 10 درصد افزايش داشت. در حالت كلي بيشترين نرخ تبخير در اعمال همزمان جريان باد و تابش نور مشاهده گرديد. با توجه به پارامترهاي بعد دار و مؤثر حاضر در مسأله و بر اساس آناليز ابعادي با روش پي باكينگهام، 4 پارامتر بدون بعد به دست آمد: پارامتر Ee مربوط به تغييرات نرخ تبخير، Rd مربوط به تغييرات ميزان تابش، Ve نسبت سرعت جريان باد به سرعت جريان آب، و Re عدد رينولدز. مشخص شد كه با افزايش پارامترهاي Rd، Ve و Re، پارامتر Ee افزايش مي¬يابد. در نهايت با استفاده از نرم¬افزار SPSS يك رابطه كلي براي برآورد نرخ تبخير در شرايط مختلف ارائه گرديد.
چكيده انگليسي :
Evaporation from surface water resources, especially rivers, is an essential parameter in hydrological and ecological studies. Evaporation can severely affect the environmental conditions of rivers and streams by impacting water energy balance and thermal regimes. Although many studies have been conducted on evaporative loss from lakes and water storages, evaporation from rivers and water channels has not been studied comprehensively. In the present study, the effects of different physical, meteorological, and hydraulic factors on evaporation rate from water flows were investigated by well-controlled laboratory measurements and analytical modeling. All the tests were conducted in a laboratory flume with 0.082 m width, 0.145 m height, and 4.77 m length for three different water flow velocities of 1.5, 4.5, and 7.5 cm/s. Different experimental conditions were established to estimate the evaporation rate in the test section. In the first condition, experiments were conducted without radiation and wind flow. The second and third types of the tests were performed only in the presence of wind flow and radiation, respectively. The effect of wind flow and radiation were simultaneously applied for the last sort of the tests. Water temperature, air temperature, and relative humidity were measured at regular intervals every 30 min since the onset of measurements. Energy balance methods were used to analytically model evaporation rate under different boundary conditions and water velocities. Investigations showed the significant role of meteorological parameters and water flow velocity on evaporative losses from flowing water bodies. In the absence of wind and radiation, the evaporation rate was lower than the other cases, and the evaporation rate increased with increasing water velocity. Increasing the water flow velocity increased the relative velocity between the water surface and overlying air and thus decreased the thickness of the viscous sublayer over the surface. The exclusive use of radiation resulted in higher energy transfer and water temperature, which increased the evaporation rate. The obtained results showed that the evaporation rate doubled with increasing radiation from 0 to 200 W/m2, and from 200 W/m2 to 400 W/m2, it increased by about 60%. The wind flow was applied in three directions: headwind, crosswind, and tailwind relative to the water flow direction. It was also found that the evaporation rate was lowest when the tailwind was applied. When the headwind was applied, the evaporation rate was the highest. It was found that in the case of the crosswind, by increasing the wind flow velocity from 0 to 2 m/s, the increment of evaporation rate is 150%. In addition, comparing the effect of crosswind flow and headwind flow, it was found that the evaporation rate increased by about 10% when the headwind was applied. Also, when the tailwind flow was applied, the evaporation rate was reduced by about 10% compared to the presence of the crosswind flow. The highest evaporation rate was observed when wind flow and radiation were applied simultaneously. Four dimensionless parameters are obtained by the Pi-Buckingham method of dimensional analysis and the effective parameters available in research. We call these parameters Ee, Rd, Ve, and Re. The parameter Ee is the change in evaporation rate, Rd is defined as the change in radiation, Ve is the ratio of wind flow velocity to water flow velocity, and Re is the Reynolds number. We note that with each increase in the independent parameters Ve, Rd, and Re, the dependent Ee increases. From the effects of the dimensionless and dimensional parameters on the evaporation rate, we can conclude that the evaporation rate increases as the water flow velocity, wind flow velocity, and radiation increase. Finally, a general relationship for estimating evaporation rate under different conditions was introduced using SPSS software.
استاد راهنما :
ميلاد امين‌زاده، عبدالرضا كبيري ساماني
استاد داور :
جهانگير عابدي كوپايي، مسعود طاهريون
لينک به اين مدرک :

بازگشت