Jökull


Jökull - 01.12.1968, Blaðsíða 27

Jökull - 01.12.1968, Blaðsíða 27
where z0 is the equivalent sand roughness of the bottom and x is von Kármán’s constant (x ~ 0.4). vf is the friction velocity defined by Vf = V—= V gOI (6) v e where x0 is the shear stress at the bottom, o the specific mass (o = Y/g). g the acceleration of gravity, D the depth and I is the slope of the energy line. The equation (5) is not ac- curate close to the surface and it does not hold in the laminar layer at the bottom. The diffusion coefficient KTz is of the same order of magnitude as the corresponding coeffi- cient for momentum transfer, KJf (the eddy viscosity), which is defined by: v r —________________K ’ Y •' V. ~~ 3vx 3z“ the transfer of heat being similar to transfer of momentum (Reynolds analogy). An expres- sion for Km in our case is obtained as follows: Km = VX T/e dv/dz dv/dz x is the shear stress at height z: z T = T„ 1 — and from (5) With this we get D dv : Vf2 6 1 dz xz D Km = «vfz f D (7) The ratio KM/KT is the dimensionless turbu- lent Prandtl number, (8) In turbulent flow the value of Pt is close to unity at a boundary wall but decreases to ap- proximately 0.5 far away from it (Schlichting 1960, p. 499). A comparison between k/yc and KTz can now be made for a practical case, say a river with D = 2.0 m and I = 0.002. It is assumed that Pt = 0.8. For this case the following values of KTz are found: z/D 0.95 0.75 0.50 KTz [m2 s-1] 0.0094 0.0372 0.0496 k/yc is a function of the water temperature: T [°C] 0 10 k/yc [m2 s-1] 1.3 - 10-7 1.4 • 10-v It is seen that in this case the heat exchange by turbulent diffusion is about 100 000 times greater than by conduction, except very close to the surface and the bottom where KTz^> 0. KTx can not be calculated as KTz. It must be a function of z and probably ol the same order of magnitude as KTz. For sufficiently high flow velocities we have then 3 3x 3T 3T ---«v---- 3x 3x so that in many cases diffusion in the flow direction can be neglected. Doing this and in- serting the above expressions for v and KTz we get a differential equation for the water temp- erature in turbulent flow in a wide rectangular channel: 3T "aT ■+ Vf 3 3z — ln — + 8.48) — x z„ / 3x k --+ ■ xv,z 1 3T 3z YC »t The boundary condition at the surface is 3T (9) 'dz — — S; (10) where S is the heat loss froin surface per unit time and unit area. The boundary condition at the bottom is similar and in most practical cases we can neglect the heat exchange with the bottom. To find the dimensionless groups on which the solution to (9) must depend we introduce dimensionless quantities, denoted by star: JÖKULL 18. ÁR 361
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80
Blaðsíða 81
Blaðsíða 82
Blaðsíða 83
Blaðsíða 84

x

Jökull

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.