آدرس ایمیل خود را وارد نمایید
ثبت
پیام خود را بنویسید
دوره 21، شماره 45 - ( 1-1404 )
جلد 21 شماره 45 صفحات 104-93 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Solgi M, Aliakbari Bidokhti A, Mohammad Mahdizadeh M, Hassanzadeh S, Deldar H. Laboratory investigation of the effect of salt fingers on sound signal propagation in water. Marine Engineering 2025; 21 (45) :93-104
URL: http://marine-eng.ir/article-1-1102-fa.html
URL: http://marine-eng.ir/article-1-1102-fa.html
سلگی مصطفی، علی اکبری بیدختی عباسعلی، محمد مهدی زاده مهدی، حسن زاده اسماعیل، دلدار حامد. بررسی آزمایشگاهی اثر انگشتان نمکی بر انتشار سیگنال صوتی در آب. مهندسی دریا. 1404; 21 (45) :93-104
1- گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران و گروه علوم غیر زیستی جو و اقیانوس، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
2- گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3- گروه علوم غیر زیستی جو و اقیانوس، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
4- گروه فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان ، ایران
5- پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی، تهران، ایران
2- گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3- گروه علوم غیر زیستی جو و اقیانوس، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
4- گروه فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان ، ایران
5- پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی، تهران، ایران
چکیده: (292 مشاهده)
سرعت صوت تابع دما، شوری و فشار آب است و فرآیندهای ناشی از گرادیان قائم دما و شوری مانند انگشت نمکی ( Salt-Fingering)، می توانند بر سرعت و انتشار صوت موثر باشند. در این پژوهش اثر انگشتان نمکی بر سیگنال صوتی در محیط آزمایشگاهی و در مخزن آب همگن بررسی شده است. تحت تاثیر ساختار SF، دامنه سیگنال های مستقیم و بازتابی از سطح کاهش یافته و سیگنال ها با تاخیر زمانی و افت اندکی (10-5 دسی بل) در توان صوتی، توسط گیرنده دریافت می شوند. با افزایش عمق فرستنده صوتی، انحراف و پراکندگی پرتوها کمتر می شود و افت دامنه کمتری هم رخ می دهد. سیگنال صوتی در غیاب انگشتان نمکی با کمترین اتلاف منتشر می شود و پرتوهای صوتی به سمت سطح منحرف می شوند، اما در حضور انگشتان نمکی، اتلاف و پراکندگی سیگنال صوتی افزایش یافته (تا 85 دسی بل) و پرتوهای صوتی به سمت کف مخزن منحرف می شوند. این اثر بر پرتوهای با زاویه انتشار کوچکتر بیشتر است.
متن کامل [PDF 1890 kb]
(86 دریافت)
از گذشته تاکنون استفاده از دریاها و اقیانوس ها بعنوان یک منبع بزرگ غذایی و زیست محیطی و نیز بعنوان مسیر گسترده تبادالت و حمل و نقل های تجاری و حتی نظامی مورد توجه بوده است. این وابستگی دریایی موجب شده است تا تالش برای شناخت محیط دریایی گسترش یافته و مطالعه در زمینه جریانها، امواج و فرآیندهای دریایی )که بطور ویژه در آمیختگی و یا پایداری الیه بندی چگالی موثرند(، بطور قابل توجهی افزایش یابد. یکی از فرآیندهای مهم که به دلیل گرادیان قائم دما و شوری )با ضرایب پخش متفاوت( رخ میدهد، فرآیند پخش دوگانه است. این فرآیند موجب شکلگیری انگشتان نمکی و یا همرفت پخش در مرز دو الیه شده و درحالیکه پایداری ستون آب را حفظ میکند؛ میتواند موجب تغییر دما و شوری در الیه های آب شود.
تغییرات قائم شوری در ساختار انگشت نمکی قابل توجه بوده و میتواند تاثیر مهمی در داده برداریها و نتایج حاصل از اندازهگیری های صوتی داشته باشد. امروزه از علم آکوستیک در حوزههای مختلف دریایی از جمله ناوبری و مهندسی دریایی، تعیین عمق و توپوگرافی کف دریا، کنترل از راه دور، ایجاد ارتباط در زیرآب، ردیابی شناورهای سطحی و زیرسطحی کوچک و بزرگ، مسیریابی حرکت آبزیان تا شناسایی و صید صنعتی ماهی، اکتشاف معادن نفت و گاز در زیر دریا و حفاظت محیط زیست استفاده میشود. با این وجود، انتشار صوت و شکلگیری کانال صوتی تابع الیه بندی آب و تغییرات سرعت صوت است و سرعت صوت در آب به تغییرات دما، شوری و فشار آب وابسته است. بنابراین با توجه به دقت اندازهگیری ها و همچنین اهمیت کالیبره کردن ابزارهای صوتی؛ شناخت فرآیندهای پخش دوگانه و چگونگی اثرگذاری آنها بر انتشار صوت بسیار مهم است.
از اینرو در این پژوهش تالش شده است تا انگشتان نمکی در یک محیط آزمایشگاهی در مخزن آب همگن شبیهسازی و تولید شده، و سپس اثر آنها بر سرعت و انرژی سیگنال صوتی مورد مطالعه قرار گیرد. براساس نتایج بدست آمده از این مدلسازی آزمایشگاهی؛ سیگنالهای صوتی در غیاب انگشتان نمکی با کمترین اتالف منتشر میشوند و پرتوهای صوتی به سمت سطح منحرف میشوند. اما در حضور انگشتان نمکی، سیگنالها با تاخیر زمانی و کاهش توان صوتی )dB 5-10)، توسط گیرنده دریافت میشوند. همچنین،اثر انگشتان نمکی بر پرتوهای با زاویه انتشار کوچکتر بیشتر است اما با افزایش عمق فرستنده صوتی، انحراف و پراکندگی پرتوها کمتر میشود و افت دامنه کمتری هم رخ میدهد.
تغییرات قائم شوری در ساختار انگشت نمکی قابل توجه بوده و میتواند تاثیر مهمی در داده برداریها و نتایج حاصل از اندازهگیری های صوتی داشته باشد. امروزه از علم آکوستیک در حوزههای مختلف دریایی از جمله ناوبری و مهندسی دریایی، تعیین عمق و توپوگرافی کف دریا، کنترل از راه دور، ایجاد ارتباط در زیرآب، ردیابی شناورهای سطحی و زیرسطحی کوچک و بزرگ، مسیریابی حرکت آبزیان تا شناسایی و صید صنعتی ماهی، اکتشاف معادن نفت و گاز در زیر دریا و حفاظت محیط زیست استفاده میشود. با این وجود، انتشار صوت و شکلگیری کانال صوتی تابع الیه بندی آب و تغییرات سرعت صوت است و سرعت صوت در آب به تغییرات دما، شوری و فشار آب وابسته است. بنابراین با توجه به دقت اندازهگیری ها و همچنین اهمیت کالیبره کردن ابزارهای صوتی؛ شناخت فرآیندهای پخش دوگانه و چگونگی اثرگذاری آنها بر انتشار صوت بسیار مهم است.
از اینرو در این پژوهش تالش شده است تا انگشتان نمکی در یک محیط آزمایشگاهی در مخزن آب همگن شبیهسازی و تولید شده، و سپس اثر آنها بر سرعت و انرژی سیگنال صوتی مورد مطالعه قرار گیرد. براساس نتایج بدست آمده از این مدلسازی آزمایشگاهی؛ سیگنالهای صوتی در غیاب انگشتان نمکی با کمترین اتالف منتشر میشوند و پرتوهای صوتی به سمت سطح منحرف میشوند. اما در حضور انگشتان نمکی، سیگنالها با تاخیر زمانی و کاهش توان صوتی )dB 5-10)، توسط گیرنده دریافت میشوند. همچنین،اثر انگشتان نمکی بر پرتوهای با زاویه انتشار کوچکتر بیشتر است اما با افزایش عمق فرستنده صوتی، انحراف و پراکندگی پرتوها کمتر میشود و افت دامنه کمتری هم رخ میدهد.
نوع مطالعه: مقاله پژوهشي |
موضوع مقاله:
شرايط محيطي و زيست محيطي
دریافت: 1402/12/13 | پذیرش: 1404/2/16
دریافت: 1402/12/13 | پذیرش: 1404/2/16
خلاصه گرافیکی [JPG 204 KB] (11 دریافت)
فایل صوتی چکیده مقاله [MP3 1747 KB] (13 دریافت)
فهرست منابع
1. Arasteh, A. M., Nazimiyeh, N., Soheilifar, M., 2017, two-dimensional numerical model of sound wave propagation in the waters of Strait of Hormuz by finite difference method. Marine science and technology research. 39-51: (2)13. [In Persian]
2. Azizpour, J., Chegini, V., Siadatmousavi, S. M., 2017. Seasonal variation of the double diffusion processes at the Strait of Hormuz. Acta Oceanologica Sinica, 36(1): 26-34, doi: 10.1007/s13131-017-0990-6. [DOI:10.1007/s13131-017-0990-6]
3. Bidokhti, A. A. and Ezam, M., 2009, The structure of the Persian Gulf outflow subjected to density variations, Ocean Sci., 5, 1-12,
https://doi.org/10.5194/os-5-1-2009 [DOI:10.5194/os.]
4. Boyd, J.D., and H. Perkins, 1987: Characteristics of thermohaline steps off the northwest coast of South America. Deep-Sea Res., 34, 337-364. [DOI:10.1016/0198-0149(87)90142-7]
5. Etter P.C., 2003. Underwater acoustic modeling and simulation, 3rd edition, Spon Press, 185p. [DOI:10.4324/9780203417652]
6. Foster, T. D., and Carmack, E. C., 1976, Frontal zone mixing and Antarctic Bottom Water formation in the southern Weddell Sea, Deep Sea Res. Oceanogr. Abstr., 23, 301-317. [DOI:10.1016/0011-7471(76)90872-X]
7. Ghazi, E., Bidokhti, A. A., Ezam, M., Azad, M. T., 2016, Physical Properties of Persian Gulf Outflow Thermohaline Intrusion in the Oman Sea. Open Jour Mar Sci. 7:169-190. [DOI:10.4236/ojms.2017.71013]
8. Hoare, R. A., 1966. Problem of heat transfer in Lake Vanda, a density stratified Antarctic Lake. Nature, London, 10, 787-789. [DOI:10.1038/210787a0]
9. Lu L.G., Chen H.X., Yuan Y.L., 2004. Spatial and Temporal Variations of Sound Speed at the PN Section, Journal of Oceanography, 60: 673-679. [DOI:10.1007/s10872-004-5760-3]
10. Medwin. H., 1975. Speed of sound in water: A simple equation for realistic parameters. Acoustical Society of America. 6. 58.
https://doi.org/10.1121/1.380790 [DOI:10.1121/1.380790.]
11. Etter, P.C., 2012. "Advanced applications for underwater acoustic modeling," Advances in Acoustics and Vibration, vol. 2012. [DOI:10.1155/2012/214839]
12. Magnell, B., 1976, Salt fingers observed in the Mediterranean outflow region (34°N, 11°W) using a towed sensor. J. Phys. Oceanogr., 6, 511-523.
https://doi.org/10.1175/1520-0485(1976)006<0511:SFOITM>2.0.CO;2 [DOI:10.1175/1520-0485(1976)0062.0.CO;2]
13. Williams, A. J., 1974, Salt Fingers observed in Mediterranean outflow. Science, 185, 941 943. [DOI:10.1126/science.185.4155.941] [PMID]
14. Wilson, W.D., 1960. Equation for the speed of sound in seawater, The Journal of the Acoustical Society of American, V 32, N 10: 876-892. [DOI:10.1121/1.1907913]
15. Yusop, S.M., Abu Bakar, N., Abdullah, K., 2011, Kuala Besar, Kelantan: A sound speed analysis, IEEE colloquium on humanities, Science and Engineering Research, Dec 5-6: 610-663.
16. You, Y., 2002, A global ocean climatological atlas of the Turner angle: Implications for double-diffusion and water mass structure. Deep-Sea Res., 49, 2075-2093. [DOI:10.1016/S0967-0637(02)00099-7]
17. Zodiatis, G., and Gasparini, G.P., 1996: Thermohaline staircase formations in the Tyrrhenian Sea. Deep-Sea Res., 43, 655-678. [DOI:10.1016/0967-0637(96)00032-5]
18. Radko, T., 2013, Double-Diffusive Convection. Cambridge University Press, 342 pp. [DOI:10.1017/CBO9781139034173]
19. Spear, D. J., and R. E. Thomson., 2012: Thermohaline staircases in a British Colombia Fjord. Atmos.-Ocean, 50, 127-133. [DOI:10.1080/07055900.2011.649034]
20. Stern, M. E., 1960: The "salt-fountain" and thermohaline convection. Tellus, 12,172-175. [DOI:10.1111/j.2153-3490.1960.tb01295.x]
21. Turner, J. S., and Stommel, H., 1964: A new case of convection in the presence of combined vertical salinity and temperature gradients. Proc. Natl. Acad. Sci., 52, 49-53. [DOI:10.1073/pnas.52.1.49] [PMID] []
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
International Journal of Maritime Technology is licensed under a
Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.