فهرست مطالب

هیدروفیزیک - سال هفتم شماره 1 (پیاپی 12، بهار و تابستان 1400)

نشریه هیدروفیزیک
سال هفتم شماره 1 (پیاپی 12، بهار و تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/11/10
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فرشته کمیجانی*، مسعود منتظری نمین، مهدی کبریایی، محمدحسین نعمتی، حمید خلیلی صفحات 1-19

    امواج روی حرکات عمودی شناورها اثر می گذارند و از این طریق ایمنی تردد آنها در آب های ساحلی را به خطر می اندازند. این تحقیق با هدف پیش بینی دقیق امواج در محل کانال کشتی رانی بندر بوشهر در راستای تامین ایمنی حمل ونقل دریایی آب های این منطقه صورت گرفته است. در ابتدا شبیه سازی موج با استفاده از نرم افزار PMODynamicsI و به کارگیری میدان باد قابل پیش بینی GFS انجام شده که پس از انجام حساسیت سنجی ها، واسنجی مدل روی ضرایب و فاکتورهای مختلف همچون ضریب زبری، گام زمانی، گام های طیفی شبکه محاسباتی و غیره انجام گردید. با اعمال تنظیمات بهینه در مدل و مقایسه نتایج با مقادیر اندازه گیری شده موج در محل کانال کشتی رانی، دقت نتایج مرحله راستی آزمایی برابر 70٪ به دست آمد. نتایج نشان داد استفاده از باد با مقیاس بزرگ و جهانی سبب دست پایین شدن ارتفاع موج و عدم دقت مناسب در شبیه سازی جهت موج در زمان رخداد توفان هایی با تغییر جهت ناگهانی شده که با توجه به اهمیت بحث امنیت دریانوردی تدقیق نتایج از طریق تولید باد قابل پیش بینی با دقت محلی مورد توجه قرار گرفته است. این امر از طریق تکنیک شبکه عصبی مصنوعی و طراحی سناریوهای مختلف صورت گرفته که با آموزش میدان باد جهانی GFS از طریق اطلاعات باد ایستگاه هواشناسی، باد با دقت محلی تولید شده است. این باد به عنوان مولد در مدل موج بوشهر به کار گرفته شده که منجر به افزایش20 و 15 درصدی دقت به ترتیب برای جهت موج و ارتفاع موج مدل سازی و کاهش 10 درصدی جذر میانگین مربع خطا شده است.

    کلیدواژگان: شبیه سازی امواج، نرم افزار PMODynamicsI، تولید باد محلی، شبکه عصبی مصنوعی
  • رسول باقرآبادی، مظاهر معین الدینی* صفحات 21-34

    امروزه، یکی از روش های مدیریت کیفی آبخوان ها ارزیابی آسیب پذیری آبخوان ها است که با توجه به آن می توان محدوده کیفی آبخوان را تعیین و مدیریت مناسبی جهت کاربری های مرتبط با آبخوان اعمال کرد. بنابراین، ارزیابی آسیب پذیری آبخوان، بخش مهمی از مدیریت منابع آبی است. هدف از این پژوهش ارزیابی آسیب پذیری آبخوان ماهیدشت با استفاده از مدل های دراستیک، ای وی آی، گادز در سیستم اطلاعات جغرافیایی است. مدل دراستیک براساس خصوصیات هیدروژیولوژیکی موثر بر آلودگی آبخوان و با امتیازدهی و جمع این معیارها می توان مناطق آسیب پذیر آبخوان را مشخص کرد. در مدل  ای وی آی بر اساس دو معیار آسیب پذیری تعیین می شود. و در مدل گادز از ضرب چهار معیار آسیب پذیری آبخوان مشخص می شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که در مدل دراستیک پتانسیل آلودگی آبخوان به ترتیب مناطق بدون خطر آسیب پذیری با مساحت72/30 کیلومتر مربع، مناطق با خطر پذیری خیلی کم 266/93 کیلومترمربع، مناطق با آسیب پذیری کم 59/69 کیلومتر مربع و مناطق با آسیب کم تا متوسط 14/65 کیلومترمربع را به خود اختصاص می دهند در مدل ای وی آی مناطق با خطر آسیب پذیری پایین با مساحت 221/23 کیلومترمربع و آسیب پذیری متوسط با مساحت 208/2 کیلومترمربع طبقه بندی می شود. در مدل گادز نیز بیشتر منطقه با آسیب پذیری کم با مساحت 401/5 کیلومترمربع پوشش داده شده است و مناطق کمتری با آسیب پذیری متوسط با مساحت 24/2 کیلومترمربع است. از این رو آبخوان ماهیدشت براساس سه مدل ارزیابی در این پژوهش در آسیب پذیری جدی قرار ندارد.

    کلیدواژگان: آبخوان، آسیب پذیری، ماهیدشت، دراستیک، ای وی آی، گادز
  • همایون احمدوند*، محمدعلی نجارپور، محمد اکبری نسب، ایمان اسمعیلی پایین افراکتی صفحات 35-45

    اندازه گیری سرعت جریانات دریایی نقش مهمی در طراحی و اندازه گیری های مهندسی دارد. مطالعاتی که در خلیج فارس و تنگه هرمز انجام شده است به بررسی میدانی یا مدل سازی عددی جریان در این منطقه پرداخته اند. در این تحقیق با استفاده از تکنیک شبکه های عصبی مصنوعی به پیش بینی جریان های سطحی تنگه هرمز پرداخته شده است. به منظور تعیین ورودی های مدل از سری زمانی جریان های سطحی شرق و غرب این تنگه استفاده گردید و با استفاده از مدل رگرسیون خطی حوضه های موثر بر جریان های این تنگه مشخص شده است. سپس در دو حالت مختلف ورودی های شبکه عصبی تعریف گردید. حالت اول  سری زمانی حوضه های شناخته شده به عنوان ورودی شبکه عصبی در نظر گرفته شد.در حالت دیگر با استفاده از طرحواره جونز ترکیباتی از سری های زمانی شناخته شده لحاظ گردید. با مقایسه این دو حالت مشخص گردید که مدل شبکه عصبی با استفاده از طرحواره جونز، کارایی مناسبی در پیش بینی جریان های سطحی این تنگه دارد. در ادامه  به منظور بررسی بیشتر مدل شبکه عصبی، داده های جریان به 16 دسته مختلف تقسیم بندی شد، طوری که در هر دسته اختلاف بین کمینه و بیشینه سرعت برابر 0/03 و میانگین هر دسته به عنوان خروجی شبکه عصبی در تظر گرفته شد. در تعیین ورودی های شبکه نیز، مشابه دو حالت ذکر شده قبل انجام شد. در این بررسی نیز نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی با خطای پیش بینی 0/29= RMSE جریان های سطحی را پیش بینی می کند.

    کلیدواژگان: تنگه هرمز، جریانات سطحی، شبکه عصبی، طرحواره جونز
  • مجید زارع زاده، مریم راه بانی*، صمد حمزه یی، مازیار خسروی صفحات 47-58

    در هیدرودینامیک سواحل، سازه های دریایی نقش موثری در تغییرات مورفولوژی ساحل و شرایط طبیعی جریان ها در منطقه دارند. اغلب، ساخت سازه هایی مانند اسکله، به تغییر الگوی جریان های ساحلی و دیگر عوامل مرتبط با آن نظیر نرخ رسوب گذاری، کدورت آب و شوری منجر خواهد شد. در پژوهش پیش رو، با استفاده از اندازه گیری های میدانی جریان های ساحلی با شبیه سازی عددی و استفاده از نرم افزار ROMS ، تاثیر ساخت اسکله نخل ناخدا در الگوی جریانات ساحلی بررسی شده است. اندازه گیری های میدانی سرعت جریان های ساحلی با دستگاه ADCP، در یک دوره 30 روزه، در دولایه سطحی و عمقی انجام شد. همچنین تعیین مقدار کدورت و شوری با CTD انجام شد. برای بررسی اثرات ساخت اسکله، شبیه سازی در دو حالت، با و بدون در نظر گرفتن اسکله انجام و با داده های میدانی کالیبره شده اند. بر اساس نتایج، احداث این سازه موجب تغییر در خط ساحل و افزایش 104×40 مترمربع به منطقه ساحلی شده است. همچنین بر اساس نتایج شبیه سازی، تغییر در سرعت و جهت جریان در غرب اسکله می تواند عامل تغییر کدورت در این منطقه باشد.

    کلیدواژگان: اسکله نخل ناخدا، اندازه گیری میدانی، جریان ساحلی، مدل سازی عددی، ROMS
  • هاجر کارمی* صفحات 59-69

    جریان های سطحی دریایی از اهمیت بالایی در مطالعات دریایی برخوردارند. این جریان ها می توانند عامل مهمی در انتقال چگالی، مواد مغذی یا آلاینده ها در محیط های اقیانوسی محسوب شوند. محدوده آبی خلیج فارس و دریای عمان از مهمترین آبراه های دنیا به شمار می رود. در این پژوهش، از داده های جریان HYCOM، در سال 2019 بهره گرفته شده و جریان های دریای عمان به صورت ماهانه در این سال، در محیط GIS، بررسی گردید. قوی ترین جریان های دریای عمان در پاییز و زمستان (در ژانویه ومارس)، شکل می گیرند. شکل جریان ها در زمستان چرخه ای و در پاییز مرزی و قدرتمند است. قطر چرخه ماه ژانویه در حدود 235 کیلومتر است. جریان مرزی جنوبی در ماه اکتبر، طولی در حدود 390 کیلومتر داشته و در حال خروج از دریای عمان است. بیشترین مقدار سرعت جریان در دریای عمان m/s 1/1 و کمترین مقدار آن 0/001m/s  است. جریان ورودی به خلیج فارس دارای شوری کمتری و سرعت بیشتری نسبت به جریان خروجی از آن است.

    کلیدواژگان: جریان دریایی، دریای عمان، HYCOM، پیچک
  • روزبه نگهداری*، محمد زارع احتشامی، حسین شاهمیرزایی، محمدرضا کازرانی وحدانی صفحات 71-78
    در این مقاله با استفاده از ترانزیستور گیت معلق دندانه شانه ای، یک هیدروفن در فرکانس های پایین طراحی و شبیه سازی شده است. مکانیزم عملکرد این مبدل بر اساس تغییر خازن گیت-سورس در ترانزیستور ماسفت است که در آن  گیت ترانزیستور با دو میله به صورت معلق بالای کانال ترانزیستور قرار گرفته است. در پاسخ به موج آکوستیکی ورودی، گیت ترانزیستور دچار خمش شده و به تغییر ظرفیت خازن گیت-سورس منجر می شود. درنتیجه موج آکوستیکی به تغییر جریان ترانزیستور منجر می شود. برخلاف تحقیقات پیشین که از گیت مستطیلی مسطح استفاده شده است، در اینجا از ساختار دندانه شانه ای استفاده شده است تا بتوان ظرفیت خازن گیت- سورس را افزایش داد. به این منظور در  ابتدا ساختار و پارامترهای آن معرفی شده است. پس از تحلیل مدهای ارتعاشی ساختار، تاثیر پارامترهایی مانند فشار، استرس و ضخامت گیت روی حساسیت بررسی خواهد شد. درانتها نیز با تغییر جنس گیت با مواد مختلف، حساسیت هیدروفون محاسبه و حساسیت نهایی ساختار با منابع مرجع مقایسه شده است. در این مقاله محاسبات حساسیت و پهنای باند با بهره گیری از نرم افزارهای المان محدود انجام  شده است. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش حساسیت هیدروفن، در این ساختار تا حدود db -165 در فرکانس های پایین است. علاوه براین پاسخ فرکانسی ساختار پیشنهادی در بازه 11400-10 هرتز هموار است.
    کلیدواژگان: آکوستیک، سنسور، هیدروفن، ترانزیستور گیت معلق، ماسفت، سیستم های میکروالکترومکانیکی
  • فضلعلی نوبخت، مژگان امتیازجو*، علی کاظمی صفحات 79-92

    6-4-2تری نیتروفنول از آلودگی های اصلی موجود در جریان پساب های صنایع پتروشیمی، نفت، داروسازی، پلاستیک و همچنین در مقادیر کمتر در فاضلاب شهری و کشاورزی یافت می شود. آلودگی اکوسیستم های آبی و آب آشامیدنی به این آلاینده باعث سمیت، مشکلات بهداشتی و طعم و بو می شود. هدف از این مطالعه حذف 2-4-6تری نیتروفنول از محلول آبی با استفاده از بیوکامپوزیت مغناطیسی پوسته خرچنگ پورتنوس سگنیس اصلاح شده است. به منظور بهینه سازی فرایند جذب2-4-6 تری نیتروفنول از نرم افزار دیزاین اکسپرت و روش پاسخ سطحی در طرح مرکب مرکزی استفاده شد. پارامترهای جذب مانند زمان تماس (10 تا 120 دقیقه)، pH (2-7)، غلظت اولیه تری نیتروفنول (10 تا 60 میلی گرم بر لیتر) و میزان غلظت جاذب (10 تا 50 میلی گرم) مورد بررسی قرار گرفتند. ایزوترم داده های تعادلی جذب با استفاده از مدل های ایزوترمی لانگمویر، فروندلیچ و تمکین بررسی شد. نتایج نشان داد در شرایط بهینه، کارایی حداکثر حذف2-4-6 تری نیتروفنول، 52 درصد با مقدار بهینه 3/25=pH، میزان غلظت جاذب 40 میلی گرم، غلظت اولیه 2-4-6تری نیتروفنول 22/5 میلی گرم بر لیتر و زمان 92/5 دقیقه به دست آمد. همچنین مطالعه مدل ایزوترم نشان داد جذب2-4-6 تری نیتروفنول بر روی جاذب از مدل لانگمویر با ضریب همبستگی (%86=R2) پیروی می کند و حداکثر ظرفیت جذب بر اساس مدل لانگمویر 59/88 میلی گرم بر گرم بوده است. نتایج این مطالعه نشان داد بیوکامپوزیت مغناطیسی پوست خرچنگ پورتنوس سگنیس اصلاح شده کارایی خوبی در حذف 2-4-6تری نیتروفنول دارد و درعین حال قیمت ارزان و دسترسی آسان سبب می شود که این بیوکامپوزیت به عنوان بیوجاذب مطلوبی مدنظر قرار گیرد.

    کلیدواژگان: ایزوترم، بیوکامپوزیت، خرچنگPortunus segnis، تری نیتروفنل
  • حانیه علمی عزیز، افشین محسنی آراسته* صفحات 93-106
    در سامانه های ناوبری اینرسی، تعیین زوایای توجیه سطوح دوار با انتگرال گیری از مشاهدات ژیروسکوپ ها انجام می گیرد. ژیروسکوپ های مکانیکی که به شکل سنتی برای این منظور مورداستفاده قرار می گیرند، قیمت، ابعاد و وزن بسیار زیادی دارند که این موضوع، استفاده از آن ها را محدود می کند. با پیدایش حسگرهای میکروالکترومکانیکی (MEMS)، این محدودیت ها به شکل قابل توجهی کاهش یافته است، امروزه این حسگرها در اغلب تلفن های همراه هوشمند وجود دارد. بااین حال، این حسگرها دقت بسیار کمتری از انواع مکانیکی دارند. به خصوص ژیروسکوپ های MEMS خطای تجمعی بزرگی دارند که باعث می شود، خطای زوایای توجیه به شکل جمع شونده در طول زمان افزایش یابد و پس از مدتی غیرقابل استفاده شود. برای حل این مشکل، از مشاهدات شتاب سنج ها برای محاسبه زوایای تراز (رول و پیچ) و از مغناطیس سنج ها برای محاسبه زاویه آزیموت (یاو) استفاده می شود. اما در این روش، دقت سیستم تحت تاثیر شتاب های خارجی و اغتشاشات مغناطیسی دچار اختلال می شود. در این پژوهش، به معرفی یک فیلتر مکمل پرداخته خواهد شد که با تلفیق دو روش مزبور، یک جواب بهینه با دقت کوتاه مدت و بلندمدت مناسب فراهم می کند. نتایج آزمایش های میدانی انجام شده به وسیله حسگرهای MEMS یک تلفن همراه هوشمند نشان می دهند که حتی در حرکاتی با تغییرات دینامیکی بسیار بالا و طولانی، دقت زوایای تراز حدود 2 درجه، و زاویه آزیموت حدود 4 درجه خواهد بود که نسبت به روش های قدیمی، بسیار بهتر و پایدارتر است.
    کلیدواژگان: حسگرهای اینرشیال (IMU)، سیستم های میکرو الکترو مکانیکی (MEMS)، سیستم های ناوبری اینرشیال (INS)، سیستم های تعیین توجیه (AHRS)، فیلتر مکمل (Complementary Filter)
  • ریحانه اسکندری، علیرضا بینش*، مصطفی منفرد مسقانی صفحات 107-118
    استفاده از پله عرضی روشی برای کاهش مقاومت اصطکاکی و افزایش سرعت شناورهاست. در شناورهای سرشی با افزایش سرعت و وارد شدن به ناحیه سرشی و جدا شدن آب از پله، سطح خیس شده کاهش یافته و درنتیجه نیروی پسا کاهش خواهد یافت. در این پژوهش یک روش مناسب تحلیلی برای بررسی رفتار هیدرودینامیکی شناورهای سرشی پله دار ارایه شده و نتایج حاصل از این روش با داده های آزمایشگاهی یک شناور مشخص پله دار برای سه ارتفاع پله با ابعاد 2، 4 و 6 درصد عرض، اعتبارسنجی شده است. در روش یادشده با استفاده از روابط نیمه تجربی موجود برای ابعاد هندسی موج ایجادشده در پاشنه شناورهای سرشی، روش ساویتسکی توسعه داده شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که روش توسعه یافته نسبت به روش ساویتسکی عملکرد بسیار بهتری داشته و تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی دارد. پس از اعتبارسنجی روش ارایه شده، اثر پارامترهای هندسی شامل ارتفاع پله، موقعیت قرارگیری مرکز جرم و فاصله مکانی پله روی مشخصات هیدرودینامیکی شناور موردبررسی قرار گرفته و مقادیر بهینه برای این پارامترها به دست آمده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد، روش تحلیلی ارایه شده کاربرد موثری در طراحی و بررسی رفتار هیدرودینامیکی زیر بدنه شناورهای پله دار سرشی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: شناور سرشی پله دار، مشخصه های هیدرودینامیکی، ارتفاع و موقعیت مکانی پله، زاویه تریم، نیروی پسا
  • نادر خارستانی*، میلاد پیمانی، محمدرضا خلیل آبادی صفحات 119-131
    در این مقاله به منظور بررسی تاثیر ویژگی های هندسی یک دریفتر لاگرانژی بر عملکرد آن در شرایط جریان در خلیج فارس، انواع دریفترهای SVP با استفاده از محیط محاسباتی سه بعدی تجزیه وتحلیل شده اند. با مشاهده و بررسی شکل جریان در اطراف حفره های جانبی و داخلی دراگو مشخص شد که وجود حفره روی دراگو باعث توزیع یکنواخت نیروهای فشاری و لزجت در سطح دراگو می شود. اگر از سیلندر بدون حفره به عنوان دراگو استفاده شود، به خصوص در جریان های با سرعت بالا، شاهد کاهش قابل توجهی در ضریب پسا و لغزش خواهیم بود.  افزایش تعداد حفره ها بر روی دراگو تاثیر چندانی در عملکرد دریفتر نخواهد داشت و موثرترین عامل تغییرات قطر و ارتفاع دراگو هستند. به گونه ای که افزایش 30 درصدی قطر دراگو سبب افزایش 90 درصدی ضریب پسا می شود. به طورکلی با بررسی کانتور و بردار سرعت جریان مشخص شد که طراحی هندسه دراگو دریفتر باید به صورتی باشد که در پشت دراگو گردابه های چرخشی جریان با شعاع کوچک تر شکل گیرد و این گردابه های کوچک سبب توزیع یکنواخت نیروهای هیدرودینامیکی در سطح دراگو و جلوگیری از لغزش دریفتر در تغییرات سرعت ناگهانی جریان ها می شوند.
    کلیدواژگان: دریفتر لاگرانژی، ضریب پسا، دریفتر svp، نیروهای هیدرودینامیکی، دراگو، گردابه های چرخشی
|
  • Fereshte Komijani *, Masoud Montazeri Namin, Mahdi Kebriaee, Mohammad Hossein Nemati, Hamid Khalili Pages 1-19

    The waves affect the vertical movements of the vessels, thereby endangering the safety of their movement in coastal waters. This study has been conducted to accurate wave prediction in the shipping channel of Bushehr port in order to ensure safe and efficient maritime transportation of this region. First, the wave simulation was performed using PMODynamicsI software and using GFS predictable wind field. By applying the optimal settings in the model and comparing the model results with the wave measured values at the shipping channel location, the accuracy of the verification results was equal to 70%. The results showed that the use of large-scale and global wind caused a decrease in modeled wave height and lack of proper accuracy in wave direction simulation during the occurrence of storms with a sudden change of direction, which due to the importance of maritime safety discussion, accurately prediction of the wave by using predictable local wind has been considered. This has been done through artificial neural network technique and design of different scenarios, which has generated wind with local precision by training the GFS global wind field through meteorological wind data. This wind has been used in Bushehr wave model, which has led to a 20% and 15% increase in accuracy for the direction and height of the modeled wave, and a 10% decrease in the root mean square error.

    Keywords: Wave Simulation, PMODynamicsI Software, Local Wind Generation, Artificial neural network
  • Rasoul Bagherabadi, Mazaher Moeinaddini * Pages 21-34

    Nowadays, one of the methods of aquifer quality management is the assessment of aquifer pollution potential, based on which, aquifer quality can be determined and appropriate management can be applied to aquifer lands. Therefore, aquifer vulnerability assessment is an important part of water resources management. The aim of this study is to evaluate the vulnerability of Mahidasht aquifer using DRASTIC, AVI and GODS in ArcGIS. DRASTIC can determine the vulnerability areas of the aquifer based on the hydrogeological properties affecting the pollution and by ranking and sum of these parameters. In the AVI, vulnerability is estimated based on two and in the GODS on four parameters. The results of the present study show that in the DRASTIC aquifer pollution potential, there is an area of 72.30 km2 with no risk of vulnerability, and an area of 266.93 km2 with very low risk, respectively. Areas with low vulnerability account for 59.69 km2 and areas with low to moderate damage account for 14.65 km2. In the AVI, vulnerability is classified into low-risk class with an area of 221.23 km2 and the average risk with an area of 208.2 km2. In the GODS, most of the area has low vulnerability with an area of 401.55 km2 and less area with medium vulnerability with less coverage of 24.2 km2. Therefore, it can be concluded that based on three evaluation models in this study, the vulnerability of Mahidasht aquifer is not high.

    Keywords: Aquifer, Vulnerability, Mahidasht, DRASTIC, AVI, GODS
  • Homayoon Ahmadvand *, Mohammad Ali Najarpoor, Mohammad Akbarinasab, Iman Esmaili Paeen Afrakoti‬ Pages 35-45

    Sea current velocity measurement plays an important role in engineering design and measurements. Studies in the Persian Gulf and the Strait of Hormuz have conducted field studies or numerical modeling of flows in this region. In the present research, the surface currents of the Strait of Hormuz are predicted using artificial neural network approaches. In order to determine the model’s inputs, the eastern and western time series of surface currents of the strait are used, and the basins affecting the currents of this strait are identified using linear regression model. Then the neural network inputs are defined in two different cases. The first case of the time series of known basins is considered as the input of the neural network. In the other case, combinations of known time series are considered as the input of the neural network using the Jones schema. By comparing these two cases, it is concluded that the neural network model using the Jones scheme has a good performance in predicting the surface currents of this strait. In order to further investigate the neural network model, the flow data is divided into 16 different categories; so that in each category the difference between the minimum and maximum speed is 0.03 and the average of each category is considered as the output of the neural network. To determine the network inputs, the same is done for the two cases previously mentioned. In this case, the results show that the neural network model predicts surface currents with an accuracy of R = 0.85.

    Keywords: Strait of Hormuz, Surface currents, Neural network, Johnes schema
  • Majid Zarezadeh, Maryam Rahbani *, Samad Hamzeei, Mazyar Khosravi Pages 47-58

    In coastal hydrodynamics, shore structures play an important role in changes in coastal morphology and natural current conditions in the region. Generally, the construction of structures such as piers leads to a change in the pattern of coastal currents as well as other related parameters such as sedimentation rate, turbidity, and salinity. In the present study, using field measurements and model simulation of coastal currents, the effect of Nakhle Nakhoda pier construction on the coastal flow pattern is investigated. Field velocity measurements are carried out by ADCP over a 30-day period in two depth layers. Turbidity and salinity are also collected using CTD. All the data are statistically analyzed. The results show that different parameters are affected by the change of coastal current, and the greatest effect is on turbidity. The ROMS model is used to simulate the area in two modes, with and without the pier. According to the results, the construction of this structure has caused a change in the coastline and an increase of more than 40×104 square meters to the coastal area.

    Keywords: Coastal current, Field Measurement, Numerical Modeling, Nakhle Nakhoda pier, Regional Ocean Modeling System (ROMS)
  • Hajar Karami * Pages 59-69

    Surface currents have great importance in marine studies. These currents can be an important factor in the transfer of density, nutrients or pollutants into the ocean environment. The water area of the Persian Gulf and the Sea of Oman is one of the most important waterways in the world. In this study, HYCOM current data in 2019 are used and the currents of the Oman Sea are surveyed month by month in same year, in GIS software. The strongest currents of the Oman Sea are forming in autumn and winter (in January and March). The shape of the currents is cyclic in winter and marginal and strong in autumn. The diameter of the January cycle is about 235km. The southern border current in October is about 390km and it is leaving the Oman Sea.  The highest value of velocity in the Oman Sea is 1.1m/s and the lowest value is 0.001m/s. The inflow to the Persian Gulf has less salinity and more velocity than the outflow.

    Keywords: current, Oman Sea, HYCOM, GIS
  • Roozbeh Negahdari *, Mohammad Zare Ehteshami, Hossein Shahmirzaei, Mohammad Reza Kazerani Vahdani Pages 71-78
    In this paper, a new hydrophone sensor in low frequency is designed and simulated. The transducer mechanism is based on variation of gate source capacitor in MOSFET transistor, while the transistor gate is suspended using two beams. In response to incoming acoustic wave, gate goes under deformation and causes variation of gate-source capacitor. As a result, acoustic wave alters the drain source current of the MOSFET transistor. In contrast to previous studies, instead of using uniform rectangular gate, the comb-drive gate is used so as to increase the gate-source capacitor. First, structures and parameters such as pressure, stress and thickness of the gate are carried out. Finally, for different materials the sensitivity is calculated and compared with previous studies. By employing the finite-element-method simulation software, sensitivity and bandwidth are calculated. Simulation results indicate high sensitivity around  in low frequencies. The proposed hydrophone shows flat frequency response in rang of 10-11400 Hz.
    Keywords: Acoustic, sensor, hydrophone, Suspended gate, MOSFET Micro-Electro-Mechanical-Systems(MEMS)
  • Fazlali Nobakht, Mozhgan Emtyazgoo *, Ali Kazemi Pages 79-92

    Trinitrophenol is one of the major pollutants present in the effluents of petrochemical, oil, pharmaceutical and plastic industries, as well as in smaller amounts in municipal and agricultural wastewater. The aim of this study is to remove Trinitrophenol from aqueous solution using a modified Portunus segnis crab shell magnetic bio-composite. In order to optimize the adsorption process of Trinitrophenol, Design-Expert software and surface response method are used in the central composite design. The adsorption is evaluated by parameters of adsorbent dosage contact time (10 to 120 mins), pH (2-7), initial concentration of Trinitrophenol (10 to 60 mg / L) and adsorbent dosage (10 to 50mg). The equilibrium adsorption isotherms are analyzed using Langmuir, Freundlich and Tamkin isotherm models. The results show that under optimal conditions, the maximum removal efficiency of Trinitrophenol is attained 52% with an optimum value of pH = 3.25, the amount of adsorbent dosage is 40mg, the initial concentration of Trinitrophenol is 22.5mg per liter and the time is 92.5 minutes. Also, the study of the isotherm model show that the adsorption of Trinitrophenol on the adsorbent follows the Langmuir model with a correlation coefficient of (R2 = 86) and the maximum adsorption capacity based on the Langmuir model is 59.88mg per gr. The results of this study show that the modified Portunus segnis crab skin magnetic bio-composite has a good efficiency in removing Trinitrophenol, and at the same time its cheap price and easy access make this bio-composite to be considered a desirable biosorbent.

    Keywords: Isotherm, bio-composite, Portunus segnis crab, Trinitrophenol
  • Hanieh Elmi Aziz, Afshin Mohseni Arasteh * Pages 93-106
    In Inertial Navigation Systems (INS), orientation angles are computed via integrating the gyroscopes data. Traditionally, this is done using mechanical gyros of which cost, size, and weight are the limiting factors for their utilization. However, with the advent of Micro-Electro-Mechanical-Systems (MEMS), these limitations have been mitigated significantly, to a degree that most of the modern smart phones today have these sensors onboard. Nevertheless, these sensors provide far less accuracy compared to their mechanical counterparts. Particularly, MEMS gyros collect significant amounts of accumulating error over time, which makes their results unusable after a short period of time. To overcome this problem, data from accelerometers (for Roll and Pitch angles) and magnetometers (for Yaw angle) are also utilized. These external data are fused with that of the gyros in order to control the errors thereof. But the results are vulnerable to the accelerations applied to the platform in the highly dynamic movements. In this research, a new Attitude and Heading Reference System (AHRS) is introduced which uses a complementary filter to fuse the abovementioned approaches based on their characteristics. The results from the field tests (which are conducted via smartphone data) imply that even during the roughest movements, this technique yields an accuracy of about 2 degrees for Roll and Pitch, and 4 degrees for Yaw. These numbers are very promising compared to the traditional approaches that are inferior in all situations, especially under high-dynamic movements.
    Keywords: Inertial Measurement Unit (IMU), Micro-Electro-Mechanical System (MEMS), Inertial Navigation System (INS), Attitude, Heading Reference System (AHRS), Complementary Filter
  • Reyhaneh Eskandari, Alireza Binesh *, Mostafa Monfared Mosghani Pages 107-118
    Using transverse steps is a way to reduce friction resistance and also increase the velocity of stepped planing hull vessels. In stepped planing hull vessels, by increasing the velocity and entry to the planing regime and finally separation fluid flow from the step, the wetted area decreases and as a result, the drag force will decrease. In this research, an appropriate analytical method is presented to study the hydrodynamic characteristics of the stepped planing hull vessels and the results of this procedure are validated with experimental data of a specified stepped planing hull vessel for three step heights of 2, 4 and 6% of width. In the mentioned approach, using available semi-empirical relations for the geometric dimensions of the produced waves at heel of the stepped planing hull vessels, the Savitsky method is developed. The results reveal that the developed method has a much better performance compared to the Savitsky method and has an acceptable agreement with the experimental data. After validating the proposed analytical method, the effect of geometric parameters including step height, center of mass location and transvers step position on the hydrodynamic behavior of the stepped planing hull vessel is examined and the optimal value of the mentioned parameters are achieved.
    Keywords: stepped planing hull vessel, hydrodynamic characteristics, step height, Position, trim angle, Drag force
  • Nader Kharestani *, Milad Peymani, Mohammad Reza Khalilabadi Pages 119-131
    In this paper, different types of SVP drifters are analyzed by using a three-dimensional computational environment to investigate the effect of geometrical characteristics of a Lagrangian drifter on its performance in the flow conditions in the Persian Gulf. By observing and examining the shape of the flow around the lateral and internal cavities of the Drago, it is concluded that the presence of cavities on the Drago causes a uniform distribution of compressive and viscous forces on the surface of the Drago. If a holeless cylinder is used as a Drago, a significant reduction in drag and slip coefficient is seen, especially at high-velocity currents. Increasing the number of holes on the Drago will not have much effect on the drifter performance and the most effective factors are changing the diameter and height of the Drago. Thus, a 30% increase in the diameter of the Drago increases the drag coefficient by 90%. In general, by examining the contour and flow velocity vector, it is found that the geometry design of Drago Drifter should be such that behind the drag, the smaller radius flow vortices are formed, and these small vortices cause uniform distribution of hydrodynamic forces on the surface of the Drago and prevent the drifter from slipping in sudden changes in current velocity.
    Keywords: lagrangian drifter, Drag coefficient, SVP drifter, holey-sock drogue, hydrodynamic force, flow vortices