The Kolmogorov's microscale eddies in a compound channel

• Autorzy: Koziol A.P.

Warianty tytułu

PL

Mikrowiry Kołmogorowa w korycie o złożonym przekroju poprzecznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Investigations of the longitudinal sizes of the smallest eddies (Kolmogorov’s microscale) presented in the paper are based on measurements of instantaneous velocities in a hydraulic laboratory in a compound trapezoidal channel with different roughness conditions (smooth bed, rough bed) and with trees system on the floodplains. Sizes of the smallest eddies varied in the ranges of 0.08 to 0.48 mm. The changes of longitudinal sizes of the floodplain microeddies are not caused by: the increase of floodplain roughness, the presence of trees, but only when the main channel bed is smooth, and they are also not caused by the increase of roughness of the main channel sloping banks. However, the increase of the size of the floodplain microeddies is influenced by trees, when the roughness of the floodplains and the main channel sloping banks are identical. The increase of microeddies size in the main channel is infl uenced by: the increase of the main channel sloping banks roughness, by the presence of trees on the floodplains, but only when the roughness of the floodplains and the main channel sloping banks are identical. Microeddies are larger in the main channel centerline than on the floodplains, and the smallest ones were present in the main channel/floodplain interface. The calculated values of microeddies reached decimal parts of a millimeter, and that is why it is difficult to prove vital changes of their values, caused by bed roughness and floodplain trees influence.

PL

W artykule przedstawiono długości podłużnych mikrowirów (mikroskala Kołmogorowa) w strumieniu w korycie o złożonym przekroju poprzecznym. Długości mikrowirów obliczono na podstawie szybkości dyssypacji energii i lepkości cieczy. Do określenia szybkości dyssypacji wykorzystano analizę funkcji gęstości spektralnej, wyznaczonej na podstawie pomierzonych w laboratorium hydraulicznym chwilowych prędkości w korycie o złożonym przekroju poprzecznym dla dwóch różnych szorstkości powierzchni dna koryta i rozmieszczonych drzew na przyległych terenach zalewowych. Na zmiany podłużnych długości mikrowirów na terenie zalewowym nie wpływa: wzrost chropowatości powierzchni terenów zalewowych, występowanie drzew ale kiedy powierzchnia koryta głównego jest gładka, wzrost chropowatości powierzchni skarp koryta głównego. Natomiast na wzrost długości mikrowirów na terenie zalewowym wpływają drzewa kiedy powierzchnie terenów zalewowych i skarp koryta głównego są identyczne. Na wzrost długości mikrowirów w korycie głównym wpływa: wzrost chropowatości powierzchni skarp koryta głównego, występowanie drzew na terenach zalewowych ale kiedy powierzchnie terenów zalewowych i skarp koryta głównego są identyczne. Mikrowiry są większe w osi symetrii koryta głównego niż na terenach zalewowych, a najmniejsze w płaszczyźnie rozdziału pomiędzy obiema częściami koryta. Obliczone wartości mikrowirów są rzędu dziesiątych części milimetra, więc trudno mówić o istotnych zmianach wartości w wyniku wpływu chropowatość powierzchni dna i obecności drzew na terenach zalewowych.

Słowa kluczowe

EN

stream bed; cross-section; compound channel; eddy; Kolmogorov miocroscale; hydraulic research; laboratory research

• Wydawca: -
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Land Reclamation
• Rocznik: 2012
• Tom: 44
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.121-132,fig.,ref.

Twórcy

autor

Koziol A.P.

• Department of Hydraulic Engineering, Warsaw University of Life Sciences-SGGW, ul.Nowoursynowska 166, 02-787 Warsaw, Poland

Bibliografia

• CZERNUSZENKO W., LEBIECKI P. 1989: "Turbulencja w przepływach rzecznych" [The turbulence in river-flows]. Archiwum Hydrotechnik Vol. 36 (1-2), 17-34 [Engl. summ.].
• CZERNUSZENKO W., KOZIOŁ A., ROWIŃSKI P.M. 2007: Measurements of 3D Turbulence Structure in a Compound Channel. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, Institute of Hydro-Engineering PAS 54 (1), 3-21.
• KOZIOŁ A. 2000: Rozmiary podłużnych makrowirów w korycie o złożonym przekroju poprzecznym [Longitudinal sizes of the largest eddies in the compound channel]. Przegląd Naukowy Wydziału Inżynierii i Kształtowania Środowiska 18, 151-159 [Engl. summ.].
• KOZIOŁ A. 2002: Mikrowiry Kołmogorowa w korycie o złożonym przekroju poprzecznym [The Kolmogorov microscale in the compound channel]. Wiadomości Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej Vol. XXV (XLVI), 1, 37-42 [Engl. summ.].
• KOZIOŁ A. 2008: Badanie czasowej i przestrzennej makroskali turbulencji w korycie o złożonym przekroju poprzecznym [Investigation of the time and spatial macroscale of turbulence in a compound channel]. Acta Scientiarum Polonorum -Architectura 7 (4), 15-23 [Engl. summ.].
• MAZURCZYK A. 2007a: Scales of turbulence in compound channels with trees on floodplains. Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sci. Monographic Vol. E-6 (390).
• MAZURCZYK A. 2007b: Pola prędkości turbulentnych w kanałach o złożonych przekrojach poprzecznych z drzewami [Turbulent velocity fields in channels with compound cross-sections with trees]. PhD Thesis. Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences [Engl. abs.].
• MONIN A.S., YAGLOM A.M. 1975: Statistical fluid mechanics: mechanics of turbulence. Vol. 2. MIT Press, Cambridge, Mass.
• NIKORA VI. 1999: Origin of the "-1" spectral law in wall-bounded turbulence. Physical Review Letters Vol. 83, 4, 734-736.
• NIKORA V.I., ROWIŃSKI P., SUKHOD-OLOV A., KRASUSKI D. 1994: Structure of river turbulence behind warm-water discharge. Journal of Hydraulic Engineering 120 (2), 191-208.
• NIKORA V.I., SMART G.M. 1997: Turbulence characteristics of New Zealand gravel-bed rivers. Journal of Hydraulic Engineering 123 (9), 764-773.
• ROWIŃSKI P.M., CZERNUSZENKO W., KOZIOŁ A.P., KUBRAK J. 2002: Properties of streamwise turbulent flow filed in an open two-stage channel. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics 49 (2), 37-57.
• ROWIŃSKI P.M., MAZURCZYK A. 2006: Turbulent characteristics of flows through emergent vegetation. Proceedings of River Flow, Lisbon, Portugal, 623-630.

Identyfikatory

DOI

10.2478/v10060-011-0068-7