آمار
| تعداد نشریات | 13 |
| تعداد شماره‌ها | 654 |
| تعداد مقالات | 6,815 |
| تعداد مشاهده مقاله | 9,745,987 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,140,595 |
پیش بینی کیفیت آب در جریان های یک بعدی به کمک تابع انتقال آلودگی جدید و اصلاح معیار همگرایی | ||
| مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک | ||
| مقاله 9، دوره 23، شماره 2، خرداد 1395، صفحه 147-162 اصل مقاله (2.24 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2016.3060 | ||
| نویسندگان | ||
| سید آرمان هاشمی منفرد* 1؛ محسن دهقانی درمیان2؛ بهاره پیرزاده3؛ مهدی اژدری مقدم4 | ||
| 1استادیار گروه مهندسی عمران دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان | ||
| 2دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان | ||
| 3استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان | ||
| 4دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان | ||
| چکیده | ||
| چکیده سابقه وهدف: با توجه به کمی نزولات جوی و ذخیره آبی در سطح کشور، مطالعه رفتار آلودگی آب بسیار اهمیت دارد. جهت مطالعه این پدیده از معادله انتقال- پخش آلودگی درجریان‌های یک‌بعدی استفاده می‌شود. دو نوع روش شامل روش تحلیلی و روش عددی برای حل این معادله وجود دارد که در سال‌های اخیر با پیشرفت سیستم‌های کامپیوتری خطاهای روش‌های عددی برای پیش‌بینی هرچه بهتر واقعیت به حداقل رسیده است. بعضی محققین روش دو بعدی عددی برای انتقال آلودگی ارائه کردند و آن را با نتایج یک مدل آزمایشگاهی صحت‌سنجی کردند. در برخی تحقیقات از روش کوئیک برای حل عددی معادله انتقال استفاده کردند و دریافتند که این روش تطابق خوبی با داده‌های آزمایشگاهی دارد و همچنین نتیجه گرفتند که روش‌های تحلیلی یک ابزار نسبتا مطمئن برای ارزیابی سایر روش‌های شبیه‌سازی و پیش‌بینی حرکت آلودگی در منابع آب سطحی می‌باشند. در نهایت در تعدادی از مطالعات، پیرامون قیود همگرایی برای روش‌های عددی مختلف حل معادله انتقال بحث شد که مقدار این قید در حداکثر حالت خود، عدد کورانت بین صفر و یک می‌باشد و اگر این مقدار بیش از یک شود، نتایج روش واگرا می-شود. هدف این پژوهش ارائه یک تابع انتقال آلودگی است که بتواند با حفظ ویژگی‌های مثبت روش‌های پیشین، قیود واگرایی موجود را اصلاح کند. مواد و روش‌ها: در این مقاله یک مطالعه موردی فرضی که داده‌های آن در رنج داده‌های واقعی است، انتخاب شد و ابتدا بروش تحلیلی و سپس به سایر روش‌های عددی موجود شامل لاکس، فروم، کوییک و سایر توابع حالت درجه سه و چهار در برنامه متلب، کد نویسی شد. از روش حل تحلیلی به عنوان معیار صحت‌سنجی استفاده شد. از نرم افزار MAPLE نیز برای انجام محاسبات ریاضی تابع انتقال جدید پیشنهادی(تابع نمایی ساده) استفاده شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد روش عددی کوییک و سایر روش‌های عددی ذکر شده فقط هنگامی همگرا می‌شوند و دارای جواب هستند که عدد کورانت در آن ها کمتر از یک باشد که این امر باعث محدودیت‌هایی در انتخاب طول گام مکانی و زمانی می‌شود. به همین دلیل برای رفع این مشکل یک تابع انتقال جدید به نام تابع نمایی ساده برای انتقال آلودگی در آب‌های کم عمق پیشنهاد شد. چراکه، اولا این تابع در اعداد کورانت کمتر از یک، جوابی مشابه روش تحلیلی و روش عددی مرسوم و برتر کوئیک دارد و ثانیا معیار همگرایی عدد کورانت را از عدد یک تا عدد دو افزایش می‌دهد. نتیجه‌گیری: تابع انتقال جدید بنام تابع نمایی ساده که در این تحقیق پیشنهاد و ارائه شد، تابعی مناسب برای انجام فرایند انتقال آلودگی می‌باشد که علاوه بر تطابق با روش تحلیلی و روش‌های عددی گذشته، معیار همگرایی این روش‌ها را اصلاح کرده و بهبود می‌بخشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| معادله انتقال – پخش؛ روش های عددی؛ روش تحلیلی؛ روش کوئیک؛ تابع نمایی ساده | ||
| مراجع | ||
|
1.Abbot, M.B., and Basco, D.R. 1997. Computational Fluid Dynamics: An Introduction for Engineers. Longman Singapore Publisher (Pte) Ltd, 425p.
2.Ardestani, M., Sabahi, M.S., and Montazeri, H. 2015. Finite Analytic Methods for Simulation of Advection- Dominated and Pure Advection Solute Transport With Reaction in Porous Media. Int. J. Environ. Res. 9: 1. 197-204.
3.Barry, D.A., and Sposito, G. 1989. Analytical solution to a convection-dispersion model timedependent transport coefficients. Water Resour Research. 25: 12. 2407-2416.
4.Falconer, R.A., and Liu, S. 1988. Modeling solute transport using quick scheme. J. Environ. Engin. ASCE. 114: 1. 22160.
5.Glass, J., and Rodi, W. 1982. A higher order numerical scheme for scalar transport. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 31: 337-358.
6.Hoffmann, K.A., and Chiang, S.T. 2000. Computational Fluid Dynamics. A Publication of Engineering System, Wichita, Kansas, 67208-1078, USA, 208p.
7.Kamphuis, J.W. 1991. Physical Modeling. I in Handbook of Coastal and Ocean Engineering . Vol2, Gulf Publishing Company, Houston Texas.
8.Kim, K.C., Park, G.H., Jung, S.H., Lee, J.L., and Suh, K.S. 2011. Analysis on the characteristics of a pollutant dispersion in river environment. Annals of Nuclear Energy. 38: 232-237. 9.Kumar, A., Jaiswal, D., and Kumar, N. 2009. Analytical solutions of one-dimensional advection-disperion equation with variable coefficients in a fnite domain. J. Earth Syst. Sci. 118: 5. 539-549.
10.Li, S., and Duffy, C.J. 2012. Fully-coupled modeling of shallow water flow and pollutant transport on unstructured grids. Environmental Sciences. 13: 2098-2121.
11.Schmalle, G.F., and Rehmann, C.R. 2014 Analytical solution of a model of contaminant transport in the advective zone of a river. J. Hydraul. Eng. ASCE 7900.0000885. (1-8).
12.Singh, P., Yadav, S.K., and Kumar, N. 2012. One-Dimensional pollutant’s advective- diffusive transport from a varying pulse-type point source through a medium of linear heterogeneity. J. Hydrol. Engin. 17: 9. 1047-1052.
13.Van Genuchten, M.Th., and Alves, W.J. 1982. Analytical solutions of the one-dimensional convective-dispersive solute transport equation. U.S. Department of Agriculture. Technical Bulletin. No. 1661. 151.
14.Yadav, R.R., Jaiswal, D.K., and Yadav, H.K. 2010. Analytical solution of one dimensional temporally dependent advection-dispersion equation in homogeneous porous media. Inter. J. Engin. Sci. Technol. 2: 141-148.
15.Yoshioka, H., and Unami, K. 2013. A cell-vertex finite volume scheme for solute transport equations in open channel networks. Probabilist. Eng. Mech. 31: 30-38.
16.Zheng, N.S. 1996. Mathematical Modeling of Groundwater pollution, Springer.
17.Zoppou, C., and Knight, J.H. 1997. Analytical solution for advection and advection-dispersion equation with spatially variable coefficient. J. Hydr. Engin. 123: 2. 144-148. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,891 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,826 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب