ANALIZA PRĘDKOŚCI POWIERZCHNIOWYCH W CIEKACH W WARUNKACH DZIAŁANIA WIATRU

Podobne dokumenty
PIĘTRZENIE WIATROWE W UJŚCIU RZEKI W WARUNKACH SILNYCH WIATRÓW WIND SWELLING IN RIVER MOUTH DUE TO STRONG WINDS

(1.1) (1.2) (1.3) (1.4) (1.5) (1.6) Przy opisie zjawisk złożonych wartości wszystkich stałych podobieństwa nie mogą być przyjmowane dowolnie.

PRZESTRZENNY ROZKŁAD PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWÓW W UJŚCIOWYM ODCINKU RZEKI ANALIZA WYNIKÓW POMIARÓW

WYZNACZANIE KRYTYCZNEGO STĘŻENIA MICELIZACJI PRZEZ POMIAR NAPIĘCIA POWIERZCHNIO- WEGO METODĄ MAKSYMALNEGO CIŚNIENIA BANIEK

Odsalanie powierzchni zabytkowych wypraw

OCENA STANU ZAWILGOCENIA I ZASOLENIA POLICHROMII BRZESKICH

Wyznaczanie profilu prędkości płynu w rurociągu o przekroju kołowym

Wykonanie ćwiczenia 3. NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE POMIAR NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO CIECZY METODĄ STALAGMOMETRYCZNĄ

3. NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE

RÓWNANIE DYNAMICZNE RUCHU KULISTEGO CIAŁA SZTYWNEGO W UKŁADZIE PARASOLA

Pomiary podstawowych charakterystyk pulsacji prędkości strumienia w korycie o dużej szorstkości

ANALIZA WPŁYWU ZUŻYCIA NA RUCH DYNAMICZNEGO TŁUMIKA DRGAŃ Z TARCIEM SUCHYM

XX Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Kraków - Ustroń września 2000 r. MAKROWIRY W KORYCIE O ZŁOŻONYM PRZEKROJU POPRZECZNYM

Wykład 9. Stateczność prętów. Wyboczenie sprężyste

Modelowanie rozwoju pożaru w pomieszczeniach zamkniętych. Cz. II. Model spalania.

ANALIZA WARUNKÓW HYDRAULICZNYCH ODCINKA ODRY W REJONIE BIELINKA

J. Szantyr Wykład 27bis Podstawy jednowymiarowej teorii wirnikowych maszyn przepływowych

ĆWICZENIE NR 7 SKALOWANIE ZWĘśKI

OCENA DOKŁADNOŚCI OBLICZANIA PARAMETRÓW SPOTKANIA CPA I TCPA W MULTIAGENTOWYM SYSTEMIE WSPOMAGANIA NAWIGACYJNEGO PROCESU DECYZYJNEGO

J. Szantyr Wykład nr 27 Przepływy w kanałach otwartych I

Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska SGGW Department of Hydraulic Engineering and Environmental Recultivation WULS

Wykorzystanie modelu matematycznego SSIIM do analizy rozkładów prędkości: zbiornik Jeziorsko na rzece Warcie

Rozkłady prędkości przepływu wody w korytach z roślinnością wodną Distributions of water velocities in open-channels with aquatic vegetation

WARUNKI HYDRAULICZNE PRZEPŁYWU WODY W PRZEPŁAWKACH BLISKICH NATURZE

Nauka Przyroda Technologie

LABORATORIUM INŻYNIERII CHEMICZNEJ, PROCESOWEJ I BIOPROCESOWEJ. Ćwiczenie nr 7

WERYFIKACJA KRZYWEJ NATĘŻENIA PRZEPŁYWU W PRZEKROJU WODOWSKAZOWYM IMGW NA RZECE DŁUBNI

Badania ruchu w Trójmieście w ramach projektu Kolei Metropolitalnej. mgr inż. Szymon Klemba Warszawa, r.


Rozkład prędkości statków na torze wodnym Szczecin - Świnoujście

Bilans cieplny suszarni teoretycznej Termodynamika Techniczna materiały dla studentów

Belki na podłożu sprężystym

Mechanika płynów Fluid mechanics. Inżynieria Środowiska I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

KONSOLIDACYJNE WZMOCNIENIE PODŁOŻA ORGANICZNEGO Z ZASTOSOWANIEM DRENAŻU PIONOWEGO

OKREŚLANIE STOPNIA ODWRACALNOŚCI OBIEGÓW LEWOBIEŻNYCH

238 MECHANIK NR 3/2015

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

J. Szantyr Wykład nr 19 Warstwy przyścienne i ślady 1

ZWILŻALNOŚĆ I INFILTRACJA ELEMENTÓW ZBROJĄCYCH W ODLEWNICZYCH KOMPOZYTACH Z OSNOWĄ METALICZNĄ

ZASTOSOWANIE RÓWNANIA BOUSSINESQUE A DO OKREŚLANIA NAPRĘŻEŃ W GLEBIE WYWOŁANYCH ODDZIAŁYWANIEM ZESTAWÓW MASZYN

MODELOWANIE BIFURKACJI PRZEPŁYWU W KANALE OTWARTYM Z PRZELEWEM BOCZNYM MODELING OF FLOW BIFURCATION IN THE OPEN CHANNEL WITH SIDE WEIR

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

Zastosowanie przewodów wysokotemperaturowych przy podłączaniu farm wiatrowych

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

OPINIA GEOTECHNICZNA do projektu rozbudowy budynku biblioteki w Cegłowie, ul. Piłsudskiego 22

Ćwiczenie N 14 KAWITACJA

Inżynieria Rolnicza 5(93)/2007

Fizyka dla Informatyków Wykład 8 Mechanika cieczy i gazów

Priorytet ciepłej wody użytkowej w dwufunkcyjnym szeregowo-równoległym węźle ciepłowniczym

IDENTYFIKACJA WSPÓŁCZYNNIKA WNIKANIA CIEPŁA NA ZEWNĘTRZNEJ POWIERZCHNI TERMOMETRU DO WYZNACZANIA NIEUSTALONEJ TEMPERATURY PŁYNU

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

WPŁYW METODY OKREŚLANIA OPORÓW RUCHU NA MODELOWANIE ROZPŁYWÓW W SIECI DOLNEJ ODRY

Streszczenie. Abstract

1. Dane : DANE OGÓLNE PROJEKTU. Poziom odniesienia: 0,00 m.

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

POLITECHNIKA ŁÓDZKA ZAKŁADZIE BIOFIZYKI Ćwiczenie 7 KALORYMETRIA

CZASOWA I PRZESTRZENNA MAKROSKALA TURBULENCJI STRUMIENIA W DWUDZIELNYM TRAPEZOWYM KORYCIE Z DRZEWAMI NA TERENACH ZALEWOWYCH

KLASYFIKACJA MATERIAŁÓW SYPKICH W ZŁOŻU FLUIDALNYM

BADANIA DOSTĘPNOŚCI SYSTEMU DGPS NA DOLNEJ ODRZE RESEARCH ON THE AVAILABILITY OF DGPS SYSTEM ON THE LOWER ODRA RIVER

Sprawozdanie. z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: Współczesne Materiały Inżynierskie. Temat ćwiczenia

OPŁYW PROFILU. Ciała opływane. profile lotnicze łopatki. Rys. 1. Podział ciał opływanych pod względem aerodynamicznym

Wykorzystanie wzoru na osiadanie płyty statycznej do określenia naprężenia pod podstawą kolumny betonowej

I. DYNAMIKA PUNKTU MATERIALNEGO

Nauka Przyroda Technologie

Zadanie 1. Zadanie 2.

Naprężenia efektywne Effective stress. Marek Cała Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN KATEDRA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH LABORATORIUM FIZYKI INSTRUKCJA

8. Hydrostatyka i hydrodynamika

TEORETYCZNY MODEL PANEWKI POPRZECZNEGO ŁOśYSKA ŚLIZGOWEGO. CZĘŚĆ 3. WPŁYW ZUśYCIA PANEWKI NA ROZKŁAD CIŚNIENIA I GRUBOŚĆ FILMU OLEJOWEGO

Aerodynamika I Efekty lepkie w przepływach ściśliwych.

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA

ODKSZTAŁCENIA I ZMIANY POŁOŻENIA PIONOWEGO RUROCIĄGU PODCZAS WYDOBYWANIA POLIMETALICZNYCH KONKRECJI Z DNA OCEANU

Acta 12 (2) 2012.indd :41:15. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 12 (2) 2013,

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 11 (4) 2012, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

Politechnika Poznańska

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

ASPEKTY ENERGETYCZNE ZASTOSOWANIA CHŁODZENIA SUCHEGO W UKŁADACH KLIMATYZACYJNYCH SAL OPERACYJNYCH Z RECYRKULACJĄ

WYKORZYSTANIE SYMULACJI NUMERYCZNEJ DO WYZNACZANIA PARAMETRÓW PRZEPŁYWU POWIETRZA

Projektowana hala sortownicza

STRATY MOCY WYWOŁANE TARCIEM WIRNIKA O CIECZ WYPEŁNIAJĄCĄ WNĘTRZE SILNIKA GŁĘBINOWEGO 1. WPROWADZENIE

on behavior of flood embankments

POLITECHNIKA OPOLSKA

WPŁYW DODATKU PYŁU KRZEMIONKOWEGO NA WŁAŚCIWOŚCI KLASYCZNYCH MAS FORMIERSKICH

Obliczenie objętości przepływu na podstawie wyników punktowych pomiarów prędkości

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

WPŁYW DŁUGOŚCI I ŚREDNICY MIESZALNIKA NA STOPIEŃ ZMIESZANIA MATERIAŁÓW SYPKICH

Ć W I C Z E N I E N R E-3

[ ] ρ m. Wykłady z Hydrauliki - dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS WYKŁAD WPROWADZENIE 1.1. Definicje wstępne

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA INTENSYWNOŚĆ WYMIANY CIEPŁA W OGRZEWANYM TUNELU FOLIOWYM

Sterowanie turbiną wiatrową z odtwarzaniem momentu aerodynamicznego

OPTYMALIZACJA DWUKRYTERIALNA PROCESU CZYSZCZENIA ZIARNA NA SICIE DASZKOWYM

A - przepływ laminarny, B - przepływ burzliwy.

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

EGZAMIN MATURALNY 2010 FIZYKA I ASTRONOMIA

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

KATEDRA ELEKTROTECHNIKI LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

MMB Drives 40 Elektrownie wiatrowe

ROZKŁAD PRĘDKOŚCI ORAZ NAPRĘŻEŃ STYCZNYCH W KOMORACH PRZEPŁAWKI TYPU WIELKOKOMOROWEGO

Transkrypt:

Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 9 (1) 010, 39 44 ANALIZA PRĘDKOŚCI POWIERZCHNIOWYCH W CIEKACH W WARUNKACH DZIAŁANIA WIATRU Dorota Libront * Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej Szczecinie, Zachodniopomorski Uniersytet Technologiczny Szczecinie Streszczenie. Do opisu i analizy prądó dryftoych (iatroych) yołanych tarciem aerodynamicznym ykorzystuje się model Ekmana. Model ten można rónież zastosoać przypadku dużych ciekó, do których należy zaliczyć ujścioe odcinki rzek. W bezpłyoych rejonach takich ciekó obseruje się pły iatru na pionoy rozkład prędkości ody. W pracy obliczono prędkości poierzchnioe za pomocą modelu Ekmana oraz spoodoane iatrem zmiany prędkości poierzchnioych ciekach za pomocą rónania tachoidy dla ykładniczo-zmiennego pionie spółczynnika lepkości burzliej. Założono różne koncepcje parametru a opisie spółczynnika lepkości burzliej. Analizę przeproadzono, przyjmując arunki panujące dolnej Odrze. Słoa kluczoe: iatr, prędkość poierzchnioa, dolna Odra WSTĘP W analizach ruchu ody rzekach poddanych działaniu iatru (pionoy rozkład prędkości, określanie podpiętrzeń ody yołanych iatrem itd.) prędkość poierzchnioą uzależnia się m.in. od prędkości iatru i głębokości cieku. Na podstaie rónania tachoidy dla ykładniczo-zmiennego pionie spółczynnika lepkości burzliej (K z ~e a z/h ) prędkość poierzchnioą określa się następująco [Buchholz 1989]: gdzie: τ H 1+ λ v = (1 + λ ) e + 1 1 e p a ( ) b a ρ c1 a a κ ρ M λ = () κ ρ v +κ ρ M a b 0 a (1) Adres do korespondencji Corresponding author: dr Dorota Libront, Katedra Budonicta Wodnego Zachodniopomorskiego Uniersytetu Technologicznego Szczecinie, al. Piastó 50, 70-311 Szczecin, e-mail: dorota.libront@ps.pl.

40 D. Libront τ τ b =, τ = ρa κ λ Parametr a uzależnia się od prędkości iatru [Buchholz 1989]: (3) a= b + d k (4) Parametr ten maleje raz ze zrostem prędkości iatru, jest natomiast niezależny od jego kierunku. Dla dolnej Odry określono artości parametró b, d, k i otrzymano ziązek postaci: a 1,65 5 1,5 = + (5) Zaproponoano rónież inne zory na określenie parametru a [Libront 00, 004] dla dolnej Odry lub 0,179 a=,33 + 5 (6) a= ctgh 10 Czasem obliczeniach zakłada się a = const. (np. a = 1). Analizę możliości zastosoania różnych koncepcji parametru a przedstaiono e cześniejszych pracach [Libront 004, 007]. (7) MODEL EKMANA Wiatr iejący nad dużymi zbiornikami odnymi pooduje postaanie prądó dryfoych yołanych tarciem aerodynamicznym. W hydrodynamice akenó morskich do obliczeń parametró tych prądó najczęściej ykorzystuje się model Ekmana [Druet 1978]. Określa on przypoierzchnioą prędkość ody jako: gdzie: v τ 0 = (8) ρ μ Ω z τ = μ ρ μ (9) 0 10 μ = 0 ρa κ 10 ρ ln z 0 (10) Acta Sci. Pol.

Analiza prędkości poierzchnioych ciekach arunkach działania iatru 41 Ω = ω sinϕ (11) z c μ = ρ κ μ ( H + z) u (1) 0 0 10 Korzystając z podanych zależności można określić prędkość poierzchnioą jako: v = 0, 0106 u H (13) 1,5 0,5 0 10 Ponieaż zachodzi podobieństo pomiędzy dużymi ciekami ich dolnych odcinkach a dużymi akenami, podjęto zatem próbę zastosoania modelu Ekmana do ód płynących [Libront 007]. OBLICZENIA Model Ekmana pozala obliczyć prędkość poierzchnioą yołaną iatrem (bez iatru oda zbiorniku nie płynie), co można porónać do różnicy między prędkością poierzchnioą cieku, gdy ieje iatr, a prędkością arunkach bezietrznych. W niniejszej pracy porónano zatem prędkości poierzchnioe obliczone przy pomocy modelu Ekmana oraz zmiany (Δv p ) prędkości poierzchnioych yołane iatrem ciekach dla różnych koncepcji parametru a. Uzględniając arunki panujące dolnej Odrze [Libront 004] ykonano obliczenia i yniki przedstaiono na ykresach (rys. 1 3). Rys. 1. Zmiany prędkości poierzchnioej Δv p yołane iatrem dla głębokości odpoiadającej przepłyoi 134 m 3 s 1 Fig. 1. Changes in superficial velocity Δv p caused by ind for depth corresponding to discharge 134 m 3 s 1 Formatio Circumiectus 9 (1) 010

4 D. Libront Rys.. Zmiany prędkości poierzchnioej Δv p yołane iatrem dla głębokości odpoiadającej przepłyoi 61 m s 1 Fig.. Changes in superficial velocity Δv p caused by ind for depth corresponding to discharge 61 m 3 s 1 Rys. 3. Zmiany prędkości poierzchnioej Δv p yołane iatrem dla głębokości odpoiadającej przepłyoi 547 m 3 s 1 Fig. 3. Changes in superficial velocity Δv p caused by ind for depth corresponding to discharge 547 m 3 s 1 Acta Sci. Pol.

Analiza prędkości poierzchnioych ciekach arunkach działania iatru 43 ANALIZA WYNIKÓW OBLICZEŃ Przyjęcie parametru a ma nieielki pły na uzyskane yniki obliczeń zmian prędkości poierzchnioej yołanej iatrem. Stanoi to potierdzenie cześniejszych badań [Libront 00]. Prędkości obliczone za pomocą modelu Ekmana ykazują natomiast dość dobrą zgodność z poyższymi obliczeniami, szczególnie zakresie prędkości dodatnich i iększych przepłyó (głębokości). Jak iadomo [Buchholz 1989], iatr iejący przecinie do przepłyu głónego cieku silniej oddziałuje na zmianę prędkości poierzchnioej niż zgodny z tym przepłyem, czego model Ekmana nie uzględnia. Należy szakże zauażyć, że obliczone za pomocą tego modelu prędkości są bardziej zbliżone do różnic prędkości yliczonych dla iatru dodatniego (przecinego przepłyoi głónemu) niż dla iatru ujemnego. PODSUMOWANIE Przedstaione obliczenia potierdzają możliość zastosoania modelu Ekmana rónież analizach ruchu ody ciekach. Z oczyistych zględó nie uzględnia on jednak różnic ziązanych z kierunkiem iatru. Zastosoanie modelu Ekmana może posłużyć do bardziej szczegółoych badań zjaisk, które można obseroać ciekach na styku dóch ośrodkó: ody i poietrza. WYKAZ SYMBOLI λ stosunek naprężeń iatroych do naprężeń stycznych przy dnie, τ b naprężenia styczne przy dnie, τ iatroe naprężenia styczne na poierzchni ody, κ spółczynnik tarcia iatroego, μ z dynamiczny spółczynnik tarcia turbulentnego (turbulentnej ymiany pędu), κ = 0, 417 stała von Karmana, ω z 7, 9 10 5 [rad s 1 ] prędkość obrotoa Ziemi, ϕ c kąt szerokości geograficznej, ρ a =1, 3 [kg m 3 ] gęstość poietrza ρ = 999, 7 [kg m 3 ] gęstość ody, c 1 stała rónaniu rozkładu ykładniczo zmiennego spółczynnika lepkości burzliej, H średnia głębokość [m], M, M b parametry rónaniu tachoidy, v 0 [m s 1 ] ektor prędkości poierzchnioej (skieroany zgodnie z kierunkiem iatru), v p [m s 1 ] prędkość ody na poierzchni cieku, Formatio Circumiectus 9 (1) 010

44 D. Libront, u 10 [m s 1 ] prędkość iatru (przyjmuje się 10 m nad poierzchnią), przy czym zakłada się, że iatr przeciny do kierunku przepłyu ody ma znak dodatni natomiast zgodny z przepłyem ma znak ujemny, z 0 parametr szorstkości sobodnej poierzchni morza (0,04 m przy słabym ietrze, 0,6 m przy silnym), PIŚMIENNICTWO Buchholz W., 1989. Wpły iatru na przepłyy ujściach rzek. Wydanicto IM Szczecin. Druet Cz., 1978. Hydrodynamika morskich budoli i akenó portoych. Wyd. Morskie Gdańsk. Libront D., 00. Noe formuły określania parametru a modelu turbulencji. XXII Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Lubnieice. Libront D., 004. Analiza parametru iatroego a modelu turbulencji. Konferencja Regionalne problemy gospodarki odnej i hydrotechniki. Wydanicto Uczelniane PS Szczecin, Libront D., 007. Analiza przypoierzchnioych prądó iatroych ciekach. Konferencja Regionalne problemy gospodarki odnej i hydrotechniki. Wydanicto Uczelniane PS Szczecin, Szymkieicz R., 000. Modeloanie matematyczne przepłyó rzekach i kanałach. PWN Warszaa, ANALYSIS OF SUPERFICIAL VELOCITIES IN WATERCOURSES UNDER WIND CONDITIONS Abstract. The Ekman model used for describing and analysing ind jet-stream drifts caused by aerodynamic friction can also be applied in studies on large atercourses such as for example river mouths. There, in places ith no tides, the influence of ind on the distribution of ater vertical velocity can be observed. In this paper, the superficial velocities of ater ere calculated by Ekman s model, and the ind-induced changes in the superficial velocity in atercourses ere established using the tachoid (velocity curve) equation for the coefficient of turbulent viscosity exponentially changing ith height. Various conceptions of the a parameter ere assumed in describing the turbulence coefficient. The analysis as carried out assuming the conditions existing in the Loer Odra river. Key ords: ind, superficial velocity, Loer Odra river Zaakceptoano do druku Accepted for print: 1.05.010 Acta Sci. Pol.