Mezoskalowe modelowanie rozkładu prędkości wody w korytach otwartych z elementami sztywnymi wielkowirową metodą gazu sieciowego Boltzmanna

• Autorzy: Gac, J. M.

Warianty tytułu

EN

Mesoscale modeling of water velocity profiles in open channel with rigid stems by means of large eddy lattice Boltzmann method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaprezentowano model numeryczny, będący wielkowirowym wariantem modelu gazu sieciowego Boltzmanna, pozwalający wyznaczyć rozkład prędkości przepływu w korytach otwartych z elementami sztywnymi. Szczególną właściwością przedstawionego modelu jest uwzględnienie wpływu elementów sztywnych na rozkład prędkości w sposób uśredniony, w miejsce analizy wpływu pojedynczych elementów. Takie podejście umożliwia zastosowanie modelu do obliczania rozkładu prędkości w korytach o rozmiarach charakterystycznych znacznie przekraczających rozmiar pojedynczego elementu.

EN

A numerical model, a variant of the large eddy lattice Boltzmann model, has been presented and applied to computation of the flow velocity distribution in open channels with rigid elements. A special property of the model is taking into account the influence of rigid stems on the velocity distribution in averaged manner instead of analysis of the influence of single stems. This approach allows us to use the model for computation of the velocity profiles in the area which is significantly greater than the typical size of a single stem

Słowa kluczowe

PL

rozkład prędkości przepływu; opływ elementów sztywnych; modelowanie numeryczne; metoda gazu sieciowego Boltzmanna

EN

velocity profile; emergent flow; rigid stems; numerical modelling; lattice Boltzmann method

• Czasopismo: Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 24, No. 2
• Strony: 111--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tys., wykr.

Twórcy

autor

Gac, J. M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Katedra Inżynierii Procesów Zintegrowanych, ul. L. Waryńskiego 1, 00-645 Warszawa, Poland,

Bibliografia

• Bathnagar, P.L., Gross, E.P. i Krook, M. (1954). A model for collision processes in gases. I. Small amplitude processes in charged and neutral one-component systems. Physical Review, 94, 511-525. doi:10.1103/PhysRev.94.511.
• Berselli, L.C., Iliescu, T. i Layton, W.J. (2006). Mathematics of large eddy simulation of turbulent flows. Berlin: Springer-Verlag.
• Chen, S. (2009). A large-eddy-based lattice Boltzmann model for turbulent flow simulation. Applied Mathematics and Computation, 215, 591-598. doi:10.1016/j.amc.2009.05.040.
• Chen, D. i Doolen, D.G. (1998). Lattice Boltzmann method for fluid flows. Annual Review of Fluid Mechanics, 30, 329-364. doi:10.1146/annurev.fluid.30.1.329.
• Gac, J.M. (2011). Numeryczne modelowanie rozkładu prędkości przepływu wody w korycie z elementami sztywnymi przy użyciu metody gazu sieciowego Boltzmanna. Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, 54, 294-303.
• Gac, J.M. (2014). A large eddy based lattice-Boltzmann simulation of velocity distribution in an open channel flow with rigid and flexible vegetation. Acta Geophysica, 62, 180-198. doi:10.2478/s11600-013-0178-1.
• Huai, W.X., Zeng, Y.H., Xu, Z.G. i Yang, Z.H. (2009). Three-layer model for vertical velocity distribution in open channel flow with submerged rigid vegetation. Advances in Water Resources, 32, 487-492. doi:10.1016/j.advwatres.2008.11.014.
• Kubrak, E. (2006). Opis rozkładu prędkości przepływu wody w korycie z elementami sprężystymi. Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, 34, 90-98.
• Kubrak, E., Kubrak, J. i Rowiński, P.M. (2008). Vertical velocity distributions through and above submerged, flexible vegetation. Hydrological Science Journal, 53, 905-920. doi:10.1623/hysj.53.4.905.
• Kubrak, E. i Wielgosz, P. (2008). Rozkłady prędkości wody w korytach z elementami sprężystymi. Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, 41, 3-11.
• Mayer, G., Páles, J. i Házi, G. (2007). Large eddy simulation of subchannels using the lattice Boltzmann method. Annals of Nuclear Energy, 34, 140-149. doi: 10.1016/j.anucene.2006.10.002.
• Qian, Y.H., d’Humieres, D. i Lallemand, P. (1992). Lattice BGK models for Navier-Stokes equation. Europhysics Letters, 17, 479-484. doi:10.1209/0295-5075/17/6/001.
• Shimizu, Y. i Tsujimoto, T. (1994). Numerical analysis of turbulent open-channel flow over a vegetation layer using a k–ε turbulence model. Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, 11, 57-67.
• Smagorinsky, J. (1963). General circulation experiments with the primitive equations. Monthly Weather Review, 91, 99-164.