همه ساله در نواحی مختلف جهان خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری بر اثر وقوع حوادث غیر مترقبه مانند سیل به جوامع بشری وارد می گردد. خوشبختانه در کشور ما با احداث سدهای مخزنی بزرگ بر روی برخی رودخانه های مهم کشور مانند دز به میزان قابل توجهی از میزان این خسارات کاسته شده است. اما باید به این نکته توجه داشت که در اثر شکست این سدهای مخزنی بزرگ نیز خسارات جبران ناپذیری به نواحی پایین دست آنها وارد می گردد. لذا شبیه سازی هیدرولیکی پدیده شکست سد، جهت برآورد خسارت،  بر نامه ریزی صحیح و تدارک فعالیتهای امدادی در محدوده اثر این واقعه از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. خسارات بسیار زیاد ناشی از شكست سد بخصوص در رابطه با سدهایی كه در نزدیكی شهرهای بزرگ احداث می شوند، لازم است كه همزمان با مطالعه و طراحی بخشهای مختلف سد در نظر گرفته شود ]6 [.
 

1-2-      شکست هیدرولیکی سدها

سیلاب ناشی از شكست سدهای بزرگ خرابی و مصیبت زیادی را در دو قرن اخیر سبب شده است شكست سد و جریان خروجی ناشی از آن به عنوان یكی از مهمترین مطالعات پژوهشی در بسیاری از كشورها و موسسات تحقیقاتی بوده و در حال حاضر نیز ادامه دارد. شكست سدهای بتنی می تواند به علت پدیده های سرریز شدن از روی سد بدلیل ناتوانی ظرفیت تخلیه سرریز، تراوش، اثر زلزله، ایجاد موج ضربه ای در اثر ورود توده لغزشی به داخل مخزن و یا در اثر خرابكاری صورت گیرد.
پس از وقوع این پدیده ها و ایجاد شکافت اولیه در بدنه سد و عبور جریان از میان شکافت ایجاد شده به مرور زمان شکافت اولیه به کل

 بدنه یا بخش اعظم آن گسترش یافته و سبب تخریب آن می گردد. البته در سدهای بتنی این پدیده معمولا به صورت ناگهانی و در زمان اندکی اتفاق می افتد. در شکل (1-1) شکست سد بتنی مالپاست [1] – فرانسه نشان داده شده است.

شکل 1-1. شکست سد بتنی مالپاست- فرانسه  [[2]]

1-3-       بیان مسأله و هدف تحقیق

به دو طریق می توان دبی پیك سیل ناشی از شكست سد بتنی را پیش بینی نمود . یكی آنكه رابطه ای تجربی بین برخی پارامترها مانند حجم، عمق و … برقرار نمود و از طریق رگرسیون بین داده های جمع آوری شده مدلی آماری برای محاسبه دبی پیك ارئه كرد.روش دوم  استفاده از كامپیوتر و مدلهای فیزیكی برای شبیه سازی ایجاد شكست در سد و رها شدن آب موجود در مخزن آن است. روابط رگرسیونی در تسریع كار و در مواردی كه دادها در دست نیست، لازم هستند اما بزرگی سیل را با تخمین زیاد پیش بینی می كنند . این روا بط بویژه در طراحی سازه های خاكی برای در نظر گرفتن نكات ایمنی مفید به نظر می آیند .روشهای محاسباتی فعلی مدلهای كاملا فیزیكی به تمام معنا نبوده و در جاهائی به تخمین متوسل می شوند .علاوه بر آن این قبیل روشها بسیار پر زحمت بوده و نیاز به اطلاعات زیادی در مورد سازه، ویژگی های مصالح، سیستم رودخانه ای و… دارند.
با استفاده از مدلسازی ریاضی این پدیده می توان یک تخمین بسیار مناسب از میزان دبی پیک و تراز آب      رودخانه در نواحی مختلف پایین دست سد به ازای سناریو های مختلف مانند شکست آنی یا تدریجی سد با صرف کمترین هزینه بدست آورد. برای این كار می بایستی هیدروگراف خروجی ناشی از شكست سد با توجه
به نوع شكست مشخص گشته سپس با توجه به مورفولوژی پایین دست روندیابی و پهنه بندی سیلاب مشخص گردد. همچنین می توان با استفاده ازنتایج مدلسازی و سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS میزان خسارات ناشی از شکست سد را که به اراضی کشاورزی، شهر ها و روستاهای پایین دست وارد خواهد شد، برآورد کرد، که می تواند جهت برنامه ریزی فعالیتهای آینده در محدوده رودخانه ها بسیار مفید باشد . به طور کلی در بررسی پدیده شکست سد باید نکات زیر را مورد توجه قرار داد ]6 [:
1- تخمین درست هیدروگراف ناشی از شکست سد
2- روندیابی سیلاب ناشی از شکست سد در رودخانه پایین دست و تهیه نقشه پهنه سیلاب آن
3- تعیین مناطق در معرض خطر
4- تهیه برنامه فعالیتهای امدادی به ترتیب اولویت
مدل های ریاضی از نظر بعد به پنج گروه تقسیم می شوند :
1- مدل یک بعدی 2- مدل شبه دوبعدی 3- مدل دو بعدی 4- مدل شبه سه بعدی 5- مدل سه بعدی
در مدل یک بعدی معادلات جریان یک بعدی در راستای اصلی جریان حل شده و متوسط پارامترهای جریان در هر مقطع عرضی محاسبه گردیده و توزیع عرضی یا عمقی سرعت در نظر گرفته نمی شود.
در مدل شبه دو بعدی محدوده عرضی راستای اصلی جریان به تعدادی از لوله های جریان و به موازات یکدیگر تقسیم می گردد. معادلات یک بعدی در راستای لوله های جریان حل شده و متوسط پارامترهای جریان در هر مقطع در جهت عرضی نیز محاسبه می گردد.
در مدل دو بعدی معادلات دیفرانسیل دو بعدی در سیستم مختصات سطح افق یا سطح قائم با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
در مدل شبه سه بعدی معادلات دیفرانسیل دو بعدی با مختصات طول و عرض، در سطوح متوالی   افقی-در امتداد عمق با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
در مدل سه بعدی معادلات دیفرانسیل سه بعدی در سیستم مختصات طول، عرض و عمق با استقرار شبکه عددی حل می گردد.
پدیده شکست سد از نظر هیدرولیکی یک پدیده بسیار ناپایدار بوده و جهت شبیه سازی عددی آن نیاز به مدل ریاضی بسیار قوی می باشد. به طور کلی در پدیده شکست سد از مدلهای سه بعدی تنها در محدوده شکست سد و جهت تخمین بهتر هیدروگراف شکست سد، از مدلهای دوبعدی در محدوده شکست و نواحی پایین دست نزدیک سد جهت تعیین دقیق پهنه سیلاب ناشی از شکست سد و از مدلهای یک بعدی در نواحی دوردست پایین سد جهت تعیین پهنه سیلاب ناشی از شکست سد استفاده می گردد. همچنین اکثر مدلهای ریاضی موجود به دلیل ضعف عمده در پیش بینی سرعت و روند گسترش شکافت ایجاد شده در بدنه سد خصوصا در سدهای بتنی، پدیده شکست سد را به صورت آنی فرض می کنند ]6 [.
اما استفاده از مدلهای سه بعدی و دوبعدی در نواحی نزدیک به بدنه سد نیاز به حجم اطلاعات بسیار زیادی داشته که بسیار مشکل و زمان بر می باشد. لذا عمدتا در مسائل کاربردی جهت مدلسازی شکست سد از نرم افزارها و مدلهای یک بعدی استفاده می گردد. البته استفاده از مدلهای یک بعدی جهت مدلسازی این پدیده چندان خالی از اشکال نبوده و در صورتیکه اطلاعات توپوگرافی مناسبی برای این مدلها فراهم نگردد نتایج پهنه سیلاب ناشی از آنها خصوصا در محدوده نزدیک به بدنه سد دارای خطاها و اشکالات فراوانی می باشد. لذا در این تحقیق تلاش خواهد شد با بهره گیری از نرم افزار یک بعدی MIKE11 و زیر مدل شکست سد آن پدیده شکست سدهای بتنی در سناریوهای مختلف که در ادامه تشریح خواهد شد و در مطالعه موردی کاربرد این نرم افزار برای رودخانه دز  و شکست سد مخزنی دز به عنوان آخرین سد موجود بر روی این رودخانه بررسی گردد.
این نرم افزار جریان عبوری از مقطع شكسته شده سد را مانند جریان عبوری از بالای یك سرریز عریض به دو روش مختلف در نظر می گیرد : در روش اول مقطع شكست سد با زمان تغییر می كند و در روش دوم جریان عبوری از بالای تاج سد و جریان عبوری از مقطع شكست به صورت جداگانه محاسبه می شوند.این  مدل می تواند شكاف ایجاد شده در سد را به صورت تدریجی یا آنی با استفاده از روابط انتقال رسوبات برای سدهای خاکی یا سری زمانی شكست سد تعریف شده توسط استفاده کننده برای سدهای بتنی، گسترش دهد تا سد به طور كامل نابود شده و از بین برود ]11،12 [.

كتابخانه نهادی اجتماعی است كه در آن افراد به دنبال راهی برای برطرف كردن نیاز‌های اطلاعاتی خویش هستند. این نهاد، نقش مهمی در شناسایی نیازهای اطلاعاتی (اعم از نیازهای بالقوه و بالفعل)، فراهم‌آوری، بازیابی و دسترس‌پذیر ساختن محتوای منابع اطلاعاتی مورد نیاز كاربران بر عهده دارد. برای ایفای چنین نقشی علاوه بر وظایف معمول هر کتابخانه شامل فراهم‌آوری، سازمان‌دهی و دسترس‌پذیری منابع اطلاعاتی، بررسی موانع عاطفی و روان‌شناختی استفاده از كتابخانه می‌‌تواند در ارائه بهتر خدمات و استفاده هر ‌چه مناسب‌تر كاربران از كتابخانه تأثیر داشته باشد. این امر به این دلیل حائز اهمیت است كه یك كتابخانه به رغم داشتن مجموعه‌ای مناسب متشكل از انواع منابع

 اطلاعاتی، در صورت نداشتن محیطی آرام و بدون عوامل اضطراب‌زا، قادر نخواهد بود تا به طور شایسته كاربران خود را مورد حمایت قرار داده و خدمات مناسبی به آنها ارائه نماید. از این رو، موضوع اضطراب به عنوان یكی از عمده‌ترین موانع عاطفی و روان‌شناختی پیش روی كاربران بایستی مورد توجه قرار گیرد. تاكنون بحث اضطراب و انواع گوناگون آن مانند اضطراب رایانه‌ای، اضطراب اینترنتی، اضطراب اطلاعاتی، اضطراب پژوهش کتابخانه‌ای، اضطراب کتابخانه‌ای، اضطراب ریاضی و آمار و اضطراب پژوهش موضوع پژوهش‌های متعددی بوده است (عرفان‌منش، محمدی، دیده‌گاه، 1391). در این میان، اضطراب کتابخانه‌ای به عنوان یکی از مهم‌ترین و شایع‌ترین اضطراب‌ها در محیط‌های علمی محسوب می‌شود (Bostick,1992) .

ایده اضطراب کتابخانه‌ای از سال 1972 مطرح بوده است (خدیوی، عابدی، شعبانی، 1385). از اولین پژوهش‌های انجام شده در زمینه اضطراب کتابخانه‌ای پژوهشی بود که توسط ملون (Mellon, 1986) انجام گرفت؛ در این پژوهش برای اولین بار “نظریه اضطراب کتابخانه‌ای” مطرح شد. سپس بوستیک در سال 1992 مقیاس سنجش اضطراب کتابخانه‌ای را تعیین نمود و آن را به عنوان ابزاری برای پژوهش‌های خود در این زمینه مورد استفاده قرار داد. از آن پس، پژوهش‌های بسیاری برای کاهش میزان اضطراب کتابخانه‌ای انجام گرفته است.

در میان پژوهش‌های انجام شده طی سال‌های اخیر، جای خالی پژوهشی که به هوش هیجانی به عنوان عاملی تأثیرگذار بر سطح اضطراب کتابخانه‌ای بپردازد، مشهود است. از آنجا كه از یك سو هوش هیجانی و مؤلّفه‌های آن به ویژگی‌های روان‌شناختی افراد توجه نموده و سعی در تشریح و تفسیر جایگاه هیجانات و عواطف در توانمندی‌های انسانی دارد و از سویی دیگر اضطراب کتابخانه‌ای نیز به عنوان مانعی روان‌شناختی در جهت دستیابی به چنین توانمندی و قابلیتی محسوب می‌شود، می‌توان وجود رابطه بین این دو مقوله را محتمل دانست. شناخت ویژگی‌های گوناگون روان‌شناختی افراد و اهتمام ورزیدن نسبت به شناخت آنها، بستری را مهیا می‌سازد تا درگام نخست اشخاص بر اساس آن قادر شوند چه در قالب فعالیت‌های فردی و چه در قالب فعالیت‌های جمعی، توانمندی‌ها و ضعف‌های خویش را شناسایی نمایند. این افراد در گام بعد قادر خواهند شد از توانمندی‌ها و ضعف‌های شناخته شده خود، برای برقراری ارتباط مؤثر و تعامل هدفمند با دیگر افراد جامعه استفاده كنند. در این راستا، هوش هیجانی به عنوان یكی از عوامل تأثیرگذار در ارتباط با كسب آگاهی نسبت به روابط بین فردی كه توانایی شناخت و تمایز عواطف و انگیزه‌های افراد را بوجود می‌آورد، می‌تواند نقشی اساسی ایفا نماید (سلطانی‌فر، 1386). با توجه به این نكته كه هوش هیجانی ماهیتی اكتسابی دارد (Fletcher, Leadbetter, Curran, O’Sullivan, 2009)، به نظر می‌رسد پرداختن به این مفهوم زمینه‌ساز كاهش برخی مشكلات ارتباطی كاربران در كتابخانه‌ها باشد.

گسترش دانش بشری، محدودیت امکانات مالی و فیزیکی کتابخانه­ها و افزایش روزافزون بهای منابع اطلاعاتی، کتابخانه­ها را در زمینه تهیه‌ی منابع اطلاعاتی مورد نیاز کاربران خود با مشکل مواجه ساخته است؛ به گونه­ای که امروزه هیچ کتابخانه­ای نمی­تواند نیازهای اطلاعاتی مراجعان خود را به تنهایی برآورده سازد. و خودکفا بودن کتابخانه­ها، به مفهوم در اختیار داشتن همه‌ی مدارک، نه امکان پذیر و نه مقرون به صرفه است. از این رو سیاست کتابخانه­ها از مالکیت بر منابع، به دسترسی به منابع اطلاعاتی تغییر کرده است. همکاری بین کتابخانه­ای اصطلاحی جامع برای طیف گسترده‌ای از فرآیندهایی است که درجریان آن گروهی از کتابخانه­ها برای بهره­برداری بیشتر از منابع خود در شکل­های گوناگون مانند فهرست نویسی تعاونی، تبادل اطلاعات کتاب‌شناختی، فهرستگان، اشتراک منابع ، امانت بین کتابخانه­ای آی. ال.ال[1] و مانند آن با یکدیگر به همکاری می­پردازند. همکاری بین کتابخانه­ای ممکن است یک منظوره و یا چند منظوره باشد. در همکاری یک منظوره، کتابخانه­های عضو تنها از یک نوع همکاری مانند فهرست نویسی تعاونی و یا امانت بین کتابخانه­ای بهره می­برند. در حالی که در همکاری چند منظوره، این کتابخانه­ها در دو یا چند زمینه با یکدیگر همکاری می­کنند. سابقه همکاری بین کتابخانه­ای در جهان ظاهراً به نخستین کنفرانس کتابداران در 1853 باز می­گردد که در آن پیشنهادی مبنی بر فهرستگان ملی ان، یو، سی[2] مطرح گردید، اما اقدامات اساسی و برنامه­ریزی شده در این زمینه پس از جنگ جهانی دوم آغاز شد. همکاری بین کتابخانه­ای از جنبه­های مختلف قابل تأمل و بررسی

 است. مهم‌ترین آنها همکاری در سازماندهی منابع و مجموعه‌سازی است (بهمن آبادی، 1389، 1).

به نظر می‌رسد همکاری در بین کتابخانه‌ها در هر نوع و اندازه‌ای که باشد تفاوت ندارد. اگر کتابخانه‌های همکار با هم، هم موضوع باشند یعنی اکثر منابع و اطلاعات موجود در کتابخانه‌ها در یک حوزه‌ی خاص باشد بهتر می‌توانند در طرح‌های همکاری مشارکت داشته باشند و حتی الامکان در به اشتراک گذاری منابع خود نیز راه‌‌هایی در پیش بگیرند. تا ضمن بهره‌مندی از مزایا و امکانات مشارکت در همکاری، به کاربران و استفاده کنندگان خود خدمات بهتر ارائه دهند. در مورد اشتراک منابع، هنگامی که منابع خود را به اشتراک می‌گذارند کاربران هر کتابخانه می‌توانند از منابع و اطلاعات دیگر کتابخانه‌ها نیز استفاده نمایند. از طریق مجموعه‌سازی، خدمات تحویل مدرک، امانت بین کتابخانه‌ای و اشتراک منابع در کتابخانه‌های کوچک، مانند کتابخانه‌های نهاد رهبری دانشگاه‌ها به مجموعه اطلاعات، در رابطه با انتظارات و نیاز جامعه کمک می‌شود. و این پدیده، در بین کتابخانه‌ها سبب می‌شود به شبکه‌ای نمودن آنها نیز در آینده‌ی نزدیک بتوان اندیشید. که از طریق شبکه، اطلاعات و منابع سریع‌تر و قابل دسترس‌تر در اختیار کاربران قرار گیرد. جامعه‌ی استفاده کننده در این کتابخانه‌ها را دانشجویان، اساتید و پژوهشگران تشکیل می‌دهند که با این اقدام کارایی کتابخانه‌ها در جهت تهیه منابع و اطلاعات مورد نیاز آنان به صورت شایسته انجام می‌شود.

1-2. بیان مسئله

همکاری میان کتابخانه­ها عبارت است از: «کار مشترک میان دو یا چند کتابخانه به منظور تهیه و تدارک خدمات بهتر برای مراجعان با استفاده از امکانات و فناوری مناسب» (نشاط، 1382، 7).

همکاری میان کتابخانه­ها ممکن است مربوط به دو کتابخانۀ عمومی در دو شهر کوچک مجاور هم به قصد امانت گرفتن متقابل کتاب برای شهروندان هر دو شهر یا ارتباط و همکاری چند کتابخانه‌ی دانشگاهی در همان مجموعه باشد که با توجه به موافقت­نامه­ای مشترک، اقدام به مجموعه‌سازی می­کنند تا بدین طریق ورود کتاب­های تکراری را کاهش دهند و از بودجۀ خود به نحو مؤثرتر و کارآمدتری استفاده کنند. این همکاری می­تواند به منظور تهیه‌ی کارت­های فهرست‌نویسی برای جامعۀ کتابداری باشد که در سطح وسیع انجام می­گیرد. ایجاد هماهنگی در مجموعه‌سازی و همکاری­های بین کتابخانه­ای در تهیه انواع مختلف منابع یکی دیگر از اقداماتی است که به منظور مقابله با مشکلات رشد سریع اطلاعات و عدم تسهیلات مالی، نیروی انسانی و فضا پیش بینی شده است. البته به رغم مشکلات مذکور نباید خدمات جامع و کامل اطلاع‌رسانی به مراجعان و پژوهشگران در کتابخانه­ها دچار وقفه و اخلال شود (همان، 10).

امانت بین کتابخانه­ای نوع دیگری از همکاری بین کتابخانه­ای است که در حیطه‌ی اشتراک منابع مطرح می‌شود. در نظام امانت بین کتابخانه­ای مراجعان هر کتابخانه می­توانند به شکل غیر مستقیم به منابع اطلاعاتی سایر کتابخانه­ها دسترسی پیدا کنند. هنگامی که کتاب یا مدرک توسط یکی از اعضای کتابخانه به امانت رفته یا به دلایل دیگری دسترسی به آن امکان پذیر نباشد و یا اصولاً کتابخانه فاقد آن مدرک باشد، می­تواند آن را به صورت امانت از کتابخانۀ دیگری درخواست کند. این درخواست به صورت کتبی و یا از طریق تلفن، پست تصویری، پست الکترونیکی، و جزء آن طبق شرایط و ضوابط خاصی صورت می‌گیرد. طرح­های امانت بین کتابخانه­ای معمولاً موفقیت آمیزترین رویکردهای همکاری بین کتابخانه­ای هستند. نظام امانت بین کتابخانه‌ای به شیوه‌ی جدید، با پیشرفت حرفه‌ی کتابداری در آمریکا و در اواخر قرن نوزدهم شکل عملی به خود گرفت (دایره المعارف کتابداری و اطلاع‌رسانی،1385،1888، ج 1).

با مشاهداتی که در منابع گوناگون صورت گرفته، با توجه به روند رو به رشد تولیدات علمی که تولید کننده اصلی اطلاعات کشورهای پیشرفته هستند، برای افزایش میزان همکاری بین کتابخانه­ای، روش داد وستد، می‌تواند راهگشا باشد. اما برای ایجاد طرح همکاری بین کتابخانه­ای نیاز به یک بستر مناسب است. هرچند که تاکنون پژوهش‌های زیادی در این خصوص صورت گرفته، اما با جدیدیت پیگیری نشده است و در حال حاضر به طور محدودی همکاری بین کتابخانه‌ای وجود دارد. ایجاد نظام همکاری در بین کتابخانه‌ها می‌تواند راه مناسبی باشد برای اینکه بتوانیم همانند کشورهای پیشرفته دست به تولید اطلاعات بزنیم. با اینکه روزانه شاهد بسیاری از نوآوری‌ها در عرصه‌های گوناگون علمی در کشورمان هستیم، ضرورت دارد که در کتابخانه‌ها تبادل اطلاعات به صورت گسترده انجام شود. اگر  بتوانیم نظام همکاری را راه‌اندازی نماییم البته این بار به شکل کاربردی به این مسئله پرداخته شود، می‌شود زمینه‌های مطالعاتی بیشتری را بوجود آورد. ما نیز با انجام تحقیق حاضر درصدد هستیم در بین کتابخانه‌های نهاد رهبری دانشگاه‌های غرب کشور نظام همکاری ایجاد شود.

 
ورتکس تیوب یک اختراع ابتکارانه از دو دانشمند به نامهای جورج ژوزف رانکیو و رودولف هیلش می­باشد، که جداگانه این دستگاه را در

 طول جنگ در دهه 1940 درست کردند.[1] به همین خاطر ورتکس تیوب را به افتخار این دو، رانکیو-هیلش ورتکس تیوب[1] نیز می­نامند.

ورتکس تیوب جریان گاز ورودی به لوله را به دو جریان جداگانه تقسیم می­کند: یکی گرمتر و دیگری سردتر نسبت به ورودی. نکته جالب توجه در مورد این دستگاه، عدم وجود هیچ جزء متحرک، قطعه الکتریکی یا شیمیایی و یا کار ورودی به آن می­باشد. علی­رغم اینکه هندسه ورتکس تیوب ساده می­باشد ولی فرآیند دینامیک سیالات و ترمودینامیک آن بسیار پیچیده می­باشد. تا کنون کارهای آزمایشگاهی، تئوریک و عددی فراوانی برای بررسی پدیده­ی جدایش دما[2] در ورتکس تیوب انجام گرفته است. واضح است که با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی[3] می­توان از پیچیدگی­ها و هزینه­های مربوط به کارهای تجربی کاست.

-1 رانکیو-هیلش ورتکس تیوب
در قرن نوزدهم فیزیکدان بریتانیایی جیمز ماکسول پیشنهاد داد که یک سیستم با دو خروجی مجزای آب سرد و گرم عبوری از یک لوله می­توان ساخت که با باز و بسته کردن یک شیر کوچک کار کند. شیر باید به طور خودکار زمانیکه یک مولکول از آب گرم به آن می­رسد، باز و هنگامیکه یک مولکول از آب سرد به آن می­رسد، بسته شود.[2] این وسیله خیالی می­توانست به عنوان منبعی جهت دست­یابی به سیال­های سرد و گرم به طور همزمان باشد. این دستگاه که ابتدا با نام لوله جنّی ماکسول نامیده می­شد، یک قرن بعد به واقعیت تبدیل شد و امروزه به نام ورتکس تیوب شناخته می­شود. شکل 1-1 یک طرح شماتیک از این دستگاه را نشان می­دهد که هوای متراکم ورودی را به دو جریان هوای سردتر و گرمتر تقسیم می­کند. جذابیت این وسیله برای محققین همانطور که اشاره شد، عدم استفاده از هر گونه ابزار متحرک و یا کار ورودی به آن می­باشد.
شکل 1-1: نحوه عملکرد و اجزای یک ورتکس تیوب [3]
 
همانطورکه اشاره شد در اصل ورتکس تیوب به نام دو دانشمند شناخته می­شود، اولی یک فرانسوی به نام رانکیو  که در سال 1933 ورتکس تیوب را کاملاً به طور تصادفی کشف نمود و دوم یک آلمانی به نام رودولف هیلش که در سال 1946 با انجام کارهای آزمایشگاهی جامع و انتشار مقاله­ای در این زمینه، دستگاه را با موفقیت ساخت و تست نمود. تحقیقات این دو نفر به صورت جزئی­تر در ادامه بحث می­شود.

­ای بر نانوتکنولوژی

یکی از موفقیت­های بزرگ علمی و صنعتی این قرن معرفی و توسعه­ی نانو مواد و نانو تکنولوژی است. در زمان حاضر تحقیقات وسیعی خصوصاً در بعد صنعتی بصورت کلی یا جزئی به نانو مواد اختصاص داده شده­اند و تعداد انتشارات شاخه­های مختلف این علم در حال افزایش است . اصطلاح نانوتکنولوژی در سال 1974 بوسیله­ی محقق ژاپنی نوریو تانیگوچی به منظور مهندسی در مقیاس طول کمتر از میکرومتر ایجاد شد . بعدها ابداع میکروسکوپ الکترونی و انواع آن، توانایی دید مواد در مقیاس نانو را به ما داد .

کوچکترین ابعاد در فناوری نانوساختارهای یک بعدی به کوچکی nm5/1 رسیده است. انگیزه­ی کاهش بیشتر اندازه، افزایش سطح تماس اجزا، کاهش قیمت و افزایش کارایی است .

نانوساختارها شامل ساختارهای محدود شده در یک­ بعد مانند نانوفیلم­ها، در دو بعد مانند نانولوله­ها، نانوسیم­ها و نانومیله­ها و در سه

 بعد مانند نانونقاط یا نقاط کوانتمی می­باشند، که در فصل دوم بیشتر راجع به آن­ها توضیح خواهیم داد.

اصطلاح “کشیدگی”[1] بعنوان طول تقسیم شده بر عرض یک جامد تعریف شده است.

اصطلاح “نانونقطه”[2]  بطور کلی به جسمی با کشیدگی برابر 1 اشاره دارد. یک”نانومیله”[3] جسمی با کشیدگی بین 1 تا 20 با دیمانسیونی کوچک از مقیاس nm100-10 می­باشد.

یک “نانوسیم”[4] جسمی با کشیدگی  بزرگتر از 20 با دیمانسیون nm100-10 است .

نانوسیم­ها در دو بعد محدود و تنها در یک بعد گسترش یافته­اند، بنابراین هدایت الکتریکی آنها از مواد کپه­ای[5] نظیرشان متفاوت خواهد بود.

در نانوسیم­ها هدایت الکتریکی هم از طریق هدایت کپه­ای و هم از طریق پدیده­های کوانتمی مانند فرایند تونل­زنی صورت می­گیرد. همچنین بخاطر چگالی حالت­های الکترونی زیاد نانوسیم­ها، گاف انرژی وابسته به قطر، پراکندگی سطحی الکترون و فوتون­ها و انرژی مقید تحریکی افزایش یافته، همچنین نسبت سطح به حجم بالا و نسبت طول به قطر بزررگ، نانوسیم­های فلزی و نیمه­هادی خواص الکتریکی، مغناطیسی، اپتیکی، ترمودینامیکی و شیمیایی  منحصر به فردی را در مقایسه با سیم­های با مقیاس ماکروسکوپی نظیرشان نشان می­دهند .

1-2- روش­های ساخت آرایه­ای از نانوسیم­ها

بطور کلی دو روش جهت ساخت نانوسیم­ها بصورت آرایه­ای وجود دارد :

الف) روش­های متکی به لیتوگرافی که دقت نانوسیم­های ساخته شده در این روش بسیار بالاست، ولی از طرف دیگر هزینه­ی ساخت نیز زیاد می­باشد.

ب) قالب­سازی که در این روش قالب­های حفره­دار جهت انباشت مواد و ساخت نانوسیم، با روش­های مختلفی ساخته می­شوند. مثل قالب­های کوپلیمری، قالب­های ساخته شده توسط سونش یونی میکا یا پلاستیک و قالب­های ساخته شده توسط آندایز آلومینیوم که روش مورد علاقه­ی ما در ساخت نانوسیم­ها در این تحقیق می­باشد.

پرکردن قالب آلومینای حفره­دار توسط مواد دلخواه یکی از تکنیک­های ساده و کم­ هزینه می­باشد، که طی آن یک آرایه­ی منظم از نانوسیم­ها با مواد مختلف را می­توان تولید نمود. اکسید آلومینای آندیک با ساختار حفره­ای، بوسیله­ی آندایز آلومینوم تولید می­شود .

ساخت نانوسیم­ها در دو مرحله انجام می شود: مرحله­ی اول ساخت قالب حفره­دار و آماده نمودن آن برای انباشت ماده و مرحله­ی دوم پرنمودن حفره­ها .