Τυρβώδης διάχυση ανωστικών κυκλικών και ορθογωνικών φλεβών σε γραμμικά στρωματωμένο αποδέκτη

Abstract

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η πειραματική διερεύνηση της τυρβώδους διάχυσης ανωστικών κυκλικών και ορθογωνικών φλεβών σε γραμμικά στρωματωμένο ήρεμο αποδέκτη. Έγιναν δύο σειρές πειραμάτων που αφορούν τη (α) διάχυση της φλέβας σε ομογενή αποδέκτη και (β) διάχυση της φλέβας σε γραμμικά στρωματωμένο αποδέκτη. Στα πειράματα σε ομογενή αποδέκτη χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα διαφορετικά ακροφύσια κυκλικό, ορθογωνικό, τριγωνικό και τετραγωνικό. Από οπτικές παρατηρήσεις που έγιναν δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στη γωνία διάχυσης των φλεβών. Στο γραμμικά στρωματωμένο αποδέκτη χρησιμοποιήθηκαν μόνο η κυκλική και ορθογωνική διατομή ακροφυσίου. Για τη δημιουργία της γραμμικής στρωμάτωσης χρησιμοποιήθηκε η τεχνική των δύο δεξαμενών που πρότειναν οι Oster και Yamamoto (1963). Το συνεχώς μειωμένης πυκνότητας νερό, αποτίθεται επιφανειακά στον αποδέκτη, με ειδικά διαμορφωμένους πλωτήρες, ώστε να επιτυγχάνεται ακτινική διάχυση. Με τον τρόπο αυτό δημιουργήθηκε ένα γραμμικό προφίλ πυκνότητας το οποίο μετρήθηκε με ειδικό αισθητήρα αλατότητας (Head,1983). Τα αρχικά ανωστικά και κινηματικά χαρακτηριστικά της φλέβας μεταβάλλονταν από πείραμα σε πείραμα ώστε να καλύψουν όλη την περιοχή από απλή φλέβα έως πλούμιο. Τα πειράματα καταγράφηκαν σε ψηφιακή βιντεοκάμερα από όπου λήφθηκαν οι μετρήσεις για το μέγιστο ύψος ανύψωσης (ΜΥΑ) και το επίπεδο διάχυσης των φλεβών. Από την επεξεργασία των δεδομένων διαπιστώθηκε ότι στην περιοχή καθαρής φλέβας η ορθογωνική φλέβα συμπαρασύρει μεγαλύτερο όγκο περιβάλλοντος ρευστού, ενώ στην περιοχή του πλουμίου δεν φαίνεται να παρουσιάζουν διαφορές. Τα αποτελέσματα της κυκλικής φλέβας είναι σύμφωνα με αυτά που παρατηρήθηκαν σε προηγούμενα πειράματα. Ένα μονοδιάστατο μοντέλο που προβλέπει το ΜΥΑ σύμφωνα με τα πειραματικά δεδομένα, βασίζεται στην παρατήρηση ότι στην περιοχή της απλής φλέβας, ο συντελεστής συμπαράσυρσης πρέπει να είναι περίπου 50% του αντίστοιχου που ισχύει για ομογενή αποδέκτη.