An analysis of incoming wind pulsation on the wind erosion processes on a hill

• Autorzy: Gnatowska R.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.136.4173

Warianty tytułu

PL

Analiza podmuchów wiatrowych w procesie erozji gruntu na powierzchni wzgórza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present analysis undertakes the problem of surface wind over topography. The main focus is placed upon the effect of oncoming wind oscillations on the velocity field structure around a single sinusoidal shaped 2D hill. Additional effort has been undertaken to recognize the inflow gust influence on the surface shear stress related to the mechanism of wind induced erosion. Numerical simulations have been performed through the use of the phase-averaged form of RNG version of k-ɛ turbulence model. Experimental verification of numerical data has been done in wind tunnels equipped with devices generating unsteady wind boundary layers. The main findings of the simulations reveal: a strong dependence between the characteristics of inflow periodicity and the structure of vortices of the separation region; the mean position of the reattachment point; the phase averaged velocity field; skin friction variability downstream from the hill. The results have significant implications for the prediction of sand transport in unsteady winds.

PL

Niniejsza analiza podejmuje problem przepływu wiatru nad powierzchnią terenu o złożonej topografii. Główny nacisk położono na wpływ oscylacyjnych podmuchów wiatru na strukturę pola prędkości wokół pojedynczego sinusoidalnego 2D wzgórza. Dodatkowy wysiłek podjęto rozpoznania wpływu podmuchów wiatru na powierzchniowe naprężenia ścinające związane z mechanizmem erozji wietrznej. Numeryczne symulacje przeprowadzano z zastosowaniem uśrednionego fazowo modelu turbulencji k-ɛ w wersji RNG. Weryfikacja danych numerycznych została wykonana w oparciu o wyniki badań eksperymentalnych zrealizowanych w tunelu aerodynamicznym wyposażonym w generator podmuchów wiatru w modelowej warstwie przyziemnej. Główne wnioski z przeprowadzonych symulacji wykazują silną zależność między okresowym charakterem napływu a strukturą wirów w obszarze separacji, średnim położeniem ponownego przylgnięcia; uśrednionym fazowo polem prędkości oraz zmiennością tarcia powierzchniowego za wzgórzem. Wyniki te mają istotne znaczenie dla prognozowania transportu piasku w nieustalonym polu wiatrowym.

Słowa kluczowe

EN

unsteady winds; surface friction over the bump; numerical modelling; wind erosion

PL

niestacjonarne pole wiatrowe; tarcie powierzchniowe nad wzgórzem; modelowanie numeryczne; erozja wiatrowa

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Budownictwo
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 2-B
• Strony: 273--280
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., wz., wykr.

Twórcy

autor

Gnatowska R.

• Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, Czestochowa University of Technology, Poland

Bibliografia

• [1] Butterfield G.R., Transitional behaviour of salation: wind tunnel observation of unsteady winds, Journal of Arid Environments, Vol. 39, 1998, 377-394.
• [2] Gnatowska R., Sikora S., Numerical analysis of wind flow and erosion in flow around the bump terrain, AIP Conference Proc. 1648, 850124, 2015.
• [3] Jarża A., Ciechanowski J., Dynamics of separation zone behind the 2D hill in oscillating incident wind, Proc. XXI International Congress of Theoretical and Applied Mechanics, Poland, Warsaw 2004.
• [4] Kim H.G., Lee Ch.M., Lim H.C., Kyong N.H., An experimental and numerical study on the flow over two-dimensional hills, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 66, 1997, 17-33.
• [5] Lee S.J., Lim H.-Ch., A numerical study on flow around a triangular prism located behind a porous fence, Fluid Dynamics Research, Vol. 28(3), 2001, 209-221.
• [6] Zhang J., Cui E., Fu G., Investigation of the flow field and the starting conditions of wind-induced erosion of the railway embankment, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 54/55, 1995, 573-581.

Uwagi

EN

This work was partially supported by the Statutory Research, No BS/PB-1-103-3010/11/P.