مطالعه آزمايشگاهي جريان ثقلي به وجودآمده در اثر جريان هاي تبادلي در محيط محدود

جريان هاي ثقلي يكي از جريان هاي مرتبط با چگالي مي باشند كه در شرايط حاكم در طبيعت و نيز در سازه هاي ساخته بشر به وجود مي آيند. اين جريان ها در رده سيال هاي لايه اي طبقه بندي مي شوند و زماني كه دو يا چند سيال با چگالي هاي مختلف به صورت ناپايدار از لحاظ ثقلي، در كنار هم قرار مي گيرند، پديد مي آيند. بر اساس مطالعات صورت گرفته پيشين، جريان هاي ثقلي به اغتشاش ناشي از آشفتگي جريان و اختلاط در آن وابسته مي باشند، ولي در جريان هاي با عدد رينولدز بالا، نشان داده شده است كه سرعت جريان تبادلي، عملاً به پارامترهاي ذكر شده بستگي ندارد و در اين شرايط سرعت و عمق جريان با اعمال اصل بقاي انرژي، با دقت خوبي به دست مي آيد. در اين مطالعه سرعت جريان سيال چگال با چگالي هاي مختلف براي حالات مختلف نسبت عمق سيال دولايه، با يك برنامه آزمايشگاهي و پردازش عكس هاي ثبت شده به دست آمده است. بررسي نتايج، نشان دهنده مطابقت آنها با نتايج تحليلي به دست آمده، براساس تئوري جريان هاي با عدد رينولدز بالا مي باشد. بر طبق مشاهدات، سيال چگال از كف به سمت سيال با چگالي كمترحركت نموده و به صورت مشابه سيال با چگالي كمتر در جهت عكس در سطح به سمت سيال چگال جابه جا مي گردد و سرعت جريان در اين دو قسمت تقريباً مساوي و خلاف جهت هم مي باشد. جريان در قسمت بالاي پيشاني داراي حركت هاي چرخشي و آشفته بوده و بسيار پيچيده مي باشد.