| Titre : | Wind-induced chaotic advection in shallow flow geometries - Part I: Circular basins (2006) |
| Titre original : | Courants chaostique induits par le vent en zone peu profondes - Partie I: Bassins circulaires |
| Auteurs : | Liang, Qiuhua, Auteur ; Borthwick, Alistair G. L., Auteur ; Taylor, Paul H., Auteur |
| Type de document : | Article : texte imprimé |
| Dans : | Journal of hydraulic research (Vol. 44 N°2, 2006) |
| Article en page(s) : | 170-179 p. |
| Note générale : | Hydraulique |
| Langues : | Anglais |
| 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) |
| Tags : | Chaotic advection Particle tracking Shallow flow Wind-induced circulation Quadtree grid Advection chaotique Cheminement de particules Ecoulement peu profond Circulation induite par vent Grille |
| Résumé : |
A numerical study is presented of horizontal wind-induced mixing in shallow water basins. The shallow water equations are solved on a dynamically adaptive quadtree grid using a Godunov-type finite volume scheme to predict the wind-induced flow field. Passive tracer dynamics are then simulated by time-integration of the advection equations using a Runge–Kutta Cash–Karp algorithm, with the flow velocities interpolated from the grid-based flow field. In a circular basin suggested by Kranenburg [J Hydraul Res 30 (1992) 29], numerical predictions of particle motions and mixing processes are in close qualitative agreement with Kranenburg’s analytical solutions for the case of a wind of constant intensity abruptly changing direction between north-west and north-east. New results are presented for the case of wind changing direction between west and east. Further investigations are carried out for circular basins with conical and more complicated bed topographies. It is observed that the particle motions invariably alter from regular to chaotic as the storm duration increases, in agreement with Kranenburg’s findings. The effect of basin plan-form shape on mixing is considered in the companion paper.
Une étude numérique est présentée du mélange vent-induit horizontal en bassins peu profonds de l'eau. Les équations peu profondes de l'eau sont résolues sur une grille dynamiquement adaptative de quadtree en utilisant un Godunov-type arrangement fini de volume pour prévoir le champ vent-induit d'écoulement. La dynamique passive de traceur est alors simulée par le temps-intégration des équations d'advection en utilisant un algorithme d'Argent comptant-Karp de Runge-Kutta, avec les vitesses d'écoulement interpolées du champ grille-basé d'écoulement. Dans un bassin de circulaire suggéré par Kranenburg [recherche de J Hydraul 30 (1992) 29], les prévisions numériques des procédés de mouvements et de mélange de particules sont dans l'accord qualitatif étroit avec les solutions analytiques de Kranenburg pour le cas d'un vent de l'intensité constante changeant abruptement la direction entre le nord-ouest et le nord-est. De nouveaux résultats sont présentés pour le cas de la direction changeante de vent entre l'ouest et l'est. D'autres investigations sont effectuées pour les bassins circulaires avec les topographies coniques et plus compliqués de lit. On l'observe que les mouvements de particules changent invariablement de régulier à chaotique à mesure que la durée de donner l'assaut à augmente, en accord avec les résultats de Kranenburg. L'effet de la forme de plan-forme de bassin sur se mélanger est considéré dans le papier de compagnon. |
| DEWEY : | 627 |
| ISSN : | 0022-1686 |
| RAMEAU : | Hydraulique |
| En ligne : | qiuhua.liang@eng.ox.ac.uk |
