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The front condition for intrusive gravity currents / Roger I. Nokes in Journal of hydraulic research, Vol. 46 N°6 (2008) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 46 N°6 (2008) . - pp. 788-801 Titre : The front condition for intrusive gravity currents Titre original : Condition de front pour les courants gravitaires intrusifs Type de document : texte imprimé Auteurs : Roger I. Nokes, Auteur ; Mark J. Davidson, Auteur ; Charlotte A. Stepien, Auteur Article en page(s) : pp. 788-801 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Front  condition  Gravity  current  Intrusion  Inviscid  irrotational  flow  Lock  exchange Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : A mathematical model is developed for a high Reynolds number, quasi-steady, intrusive gravity current propagating into a two-layer ambient fluid. The model is based on inviscid, irrotational flow theory, and is used to predict the rate of advance of the current front as a function of its head height. The key underlying assumptions of the model are that the local conditions at the head determine its speed of propagation, and that the upstream portion of the head is well approximated by an inviscid, irrotational flow. In order to provide a complete set of boundary conditions it is assumed that the ambient flow over the top of the head is horizontal, but not uniform. An upper bound solution is derived and is compared with a full solution generated with an optimisation based Boundary Element Method technique. The upper bound solution is shown to be entirely adequate for relative current heights greater than 0.3. The results from two experimental programmes provide support for the model predictions, and particle tracking velocimetry measurements indicate that the assumption of horizontal flow over the head is reasonable. Un modèle mathématique est développé pour un courant de densité intrusif, quasi-permanent, à nombre de Reynolds élevé, se propageant dans un fluide ambiant à deux-couches. Le modèle est basé sur la théorie des écoulements irrotationnels non visqueux, et est utilisé pour prévoir l'avancement du front de courant en fonction de sa hauteur de tête. Les hypothèses fondamentales du modèle sont que les conditions locales en tête de front déterminent sa vitesse de propagation, et que la partie amont de la tête est bien approchée par un écoulement non visqueux et irrotationnel. Afin de fournir un ensemble complet de conditions aux limites on suppose que l'écoulement ambiant au-dessus de la tête de front est horizontal, mais non uniforme. Une condition de limite supérieure est obtenue et est comparée à une solution complète donnée par une technique de Méthode d'Elément de Frontière basée sur une optimisation. La condition de limite supérieure s'avère entièrement adéquate pour les hauteurs relatives de courant supérieures à 0.3. Les résultats de deux programmes expérimentaux viennent à l'appui des prévisions du modèle, et les mesures de vélocimétrie par suivi de particules indiquent que l'hypothèse d'écoulement horizontal au-dessus de la tête est raisonnable. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] The front condition for intrusive gravity currents = Condition de front pour les courants gravitaires intrusifs [texte imprimé] / Roger I. Nokes, Auteur ; Mark J. Davidson, Auteur ; Charlotte A. Stepien, Auteur . - pp. 788-801. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 N°6 (2008) . - pp. 788-801 Mots-clés : Front  condition  Gravity  current  Intrusion  Inviscid  irrotational  flow  Lock  exchange Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : A mathematical model is developed for a high Reynolds number, quasi-steady, intrusive gravity current propagating into a two-layer ambient fluid. The model is based on inviscid, irrotational flow theory, and is used to predict the rate of advance of the current front as a function of its head height. The key underlying assumptions of the model are that the local conditions at the head determine its speed of propagation, and that the upstream portion of the head is well approximated by an inviscid, irrotational flow. In order to provide a complete set of boundary conditions it is assumed that the ambient flow over the top of the head is horizontal, but not uniform. An upper bound solution is derived and is compared with a full solution generated with an optimisation based Boundary Element Method technique. The upper bound solution is shown to be entirely adequate for relative current heights greater than 0.3. The results from two experimental programmes provide support for the model predictions, and particle tracking velocimetry measurements indicate that the assumption of horizontal flow over the head is reasonable. Un modèle mathématique est développé pour un courant de densité intrusif, quasi-permanent, à nombre de Reynolds élevé, se propageant dans un fluide ambiant à deux-couches. Le modèle est basé sur la théorie des écoulements irrotationnels non visqueux, et est utilisé pour prévoir l'avancement du front de courant en fonction de sa hauteur de tête. Les hypothèses fondamentales du modèle sont que les conditions locales en tête de front déterminent sa vitesse de propagation, et que la partie amont de la tête est bien approchée par un écoulement non visqueux et irrotationnel. Afin de fournir un ensemble complet de conditions aux limites on suppose que l'écoulement ambiant au-dessus de la tête de front est horizontal, mais non uniforme. Une condition de limite supérieure est obtenue et est comparée à une solution complète donnée par une technique de Méthode d'Elément de Frontière basée sur une optimisation. La condition de limite supérieure s'avère entièrement adéquate pour les hauteurs relatives de courant supérieures à 0.3. Les résultats de deux programmes expérimentaux viennent à l'appui des prévisions du modèle, et les mesures de vélocimétrie par suivi de particules indiquent que l'hypothèse d'écoulement horizontal au-dessus de la tête est raisonnable. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com