Primary analysis of the trajectory of floating particles in a compound channel

• Autorzy: Krukowski M. , Siwicki P.

Warianty tytułu

PL

Wstępna analiza trajektorii cząstek stałych w korycie o dwudzielnym przekroju poprzecznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aim of the study The aim of the study was to determine the parameters of the stream transport capacity using turbulent diffusion coefficients using the imaging technique and to compare them with the coefficients obtained as a result of the measurement with the ADV (acoustic Doppler velocimeter) probe in a compound channel. Materials and methods Model tests were carried out on a physical concrete model of a straight open channel with symmetrically complex trapezoidal cross section. On the model, the study of particle motion was carried out using the digital image recording technique with the analysis of the motion of the dosed indicator (solid particles), (PIV) (Particle Image Velocimetry), allowing to determine the basic parameters characterizing the process of their transport in the subsurface layer of water in the channel. Results and conclusions Primary analysis of test results obtained in laboratory conditions using the PIV (Particle Image Velocimetry) technique based on particle trajectory (in Lagrange’s approach), in comparison with the results of calculations of turbulence characteristics based on measurements with the ADV probe (in Euler’s approach), show significant differences between the results obtained. Turbulence intensity, vortex length, and values of turbulent diffusion coefficients, calculated on the basis of Lagrange’s autocorrelation function, are much higher than the values calculated according to Euler’s function.

PL

Cel pracy Celem przeprowadzonych badań było określenie parametrów zdolności transportowej strumienia za pomocą współczynników dyfuzji turbulentnej z wykorzystaniem techniki obrazowej i porównanie ich ze współczynnikami uzyskanymi w wyniku pomiaru sondą pomiarową ADV w korycie o przekroju złożonym. Materiały i metody Badania modelowe wykonano na fizycznym betonowym modelu prostoliniowego odcinka koryta z symetrycznymi terenami zalewowymi o złożonym trapezowym przekroju poprzecznym. Na modelu wykonano badania ruchu cząstek wykorzystano cyfrową technikę rejestracji obrazu z analizą ruchu dozowanego wskaźnika (cząstek stałych) (PIV – Particle Image Velocimetry), umożliwiającą wyznaczenie podstawowych parametrów charakteryzujących proces ich transportu w przypowierzchniowej warstwie wody w korycie. Wyniki i wnioski Wstępna analiza wyników badań uzyskanych w warunkach laboratoryjnych przy wykorzystaniu techniki PIV (Particle Image Velocimetry) na podstawie trajektorii cząstki (w ujęciu Lagrange’a) i porównaniu wyników obliczeń charakterystyk turbulencji na podstawie pomiarów sondą ADV (w ujęciu Eulera), pokazują znaczne różnice pomiędzy otrzymanymi wynikami. Określone parametry: intensywność turbulencji, długości wirów i wartości współczynników dyfuzji turbulentnej obliczone na podstawie funkcji autokorelacyjnej Lagrange’a są większe niż wartości obliczone według funkcji Eulera.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2019
• Tom: 18
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.37-47,fig.,ref.

Twórcy

autor

Krukowski M.

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Institute of Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

autor

Siwicki P.

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Institute of Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

Bibliografia

• Elghobashi, S. (1994). On predicting particle-laden turbulent flows. Appl. Sci. Res., 52, 309–329.
• Guan, Y., Altinakar, M. S., Krishnappan, B. G. (2002). Modeling of lateral flow distribution in compound channels. In Bousmar D., and Zech Y., River Flow 2002-Proceedings of the International Conference on Fluvial Hydraulics, Louvain-la-Neuve, Belgium, 169–175.
• Hinze, J. O. (1975). Turbulence. New York: McGraw-Hill, Inc.
• Knight, D.W., Yuen, K. W. H., Al-hamid, A. A. I. (1994) Boundary Shear Stress Distributions in Open Channel Flow. In Beven K. J., Chatwin P. C., and Millibank J. H., eds., Mixing and Transport in the Environment, Wiley, Chichester, 51–87.
• Kozioł A., Krukowski, M. (2010). Modelling of flow capacity and mass transport in compound cross-section channel. Studia Geotechnica et Mechanica, XXXII, 1, 60–68.
• Krukowski, M. (2005). Modelowanie migracji cząstek stałych w korycie o dwudzielnym przekroju. Rozprawa doktorska. Warszawa: SGGW.
• Mols, B., Oliemans, V. A. (1998). A turbulent diffusion model for particle dispersion and deposition in horizontal tube flow. Int. J. Multipha. Flow, 24(1), 55–75.
• Monin, A. S., Yanglom, A. M. (1971). Statistical Fluid Mechanics-Mechanics of Turbulence. Cambridge: MIT Press.
• Rowiński, P., Czernuszenko, W., Kozioł, A., Kubrak, J. (2002). Properties of a streamwise turbulent flow field in an open two-stage channel. Arch. Hydro Eng. Environ. Mech., 49, 37–57.
• Rowiński, P., Czernuszenko, W., Krukowski, M. (2005). Migration of floating particles in a compound channel. Water Quality Hazards and Dispersion of Pollutants. New York: Springer Science+Business Media, Inc., 121–141.
• Sofialdis D., Prinos P. (1999). Turbulent flow in open channels with smooth and rough floodplains. Journal of Hydraulics Research, 37(5), 615–640.
• Taylor, G. I. (1921). Diffusion by continuous movements. Proc. Lond. Math. Soc., 20, 196–212.