Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2.3.PROCESYFIZYCZNEDETERMINUJĄCEKRĄŻENIEWODY
27
Wszerokichstrumieniachpłynówmającychswobodnąpowierzchnięinapoty-
kającychopórtarciatylkozjednejstronyprzepływlaminarny,wktórymobowiązu-
jąopisanewcześniejzasadyprzenoszenia,będzieprzekształcałsięwprzepływtur-
bulentny,gdy
Re
=
UL
ν
≥
500
(2.5)
gdzie:Re–liczbaReynoldsastrumieniagłównego,U–średniaprędkośćstrumie-
nia,L–charakterystycznywymiarliniowystrumienia(promieńhydrauliczny),
v–współczynniklepkościkinematycznejpłynu.
Wprzeciętnychwarunkachwystępującychwnaturzepowyższekryteriumjestspeł-
nionedlawody,jeśli
UL
≥⋅
610
−
4
m
2
⋅
s
−
1
Biorącpoduwagęprzeciętnągłębokośćszerokiegocieku,którąmożnapotraktować
jakoorientacyjnąwartośćpromieniahydraulicznego,łatwomożnazauważyć,że
jakikolwiekruchwielkoskalowywnaturzeoprędkościprzepływuzaledwierzędu
10
–4m/sbędziemiałcharakterruchuturbulentnego(Eagleson,1978).
Zobserwacjiprzenoszeniamasy,energiiipęduwrzeczywistychobiektachhy-
drologicznychwynika,żeprocesyteprzebiegająznacznieszybciej,niżtowynika
zprzytoczonychpraw(2.1)i(2.2)odpowiadającychprzenoszeniumolekularnemu.
Mechanizmemprzyspieszającymteprocesyjestwłaśnieturbulencja.Zmechaniki
płynówwiadomo(Prosnak,1970),żeruchburzliwycharakteryzujesięfluktuacjami
prędkościiciśnieniamającymicharakterlosowy.Efekttychfluktuacjiwrówna-
niachzachowaniawyrażasięwpostacidodatkowegotensora.Tensortennazywasię
tensoremwymianyburzliwejciepłalubmasy.Wprzypadkuprzenoszeniaciepła
efektturbulencjiprzepływuwyrażasięformułąpodobnądorównaniaFouriera(2.1)
idlategomożemiećpostaćzależności
q
T
=−
(
λ
+
λ
T
)
d
d
T
x
(2.6)
gdzie:qT–strumieńciepławkierunkux,λ
T–współczynnikturbulentnejwymiany
ciepła,dT/dx−składowagradientuuśrednionejwczasietemperaturycieczy.
Natomiastdyfuzjęmasywstrumieniupłynącymruchemturbulentnymmożnawyra-
zićwpostaci
q
m
=−
(
D
+
D
T
)
d
d
c
x
(2.7)
gdzie:qm–strumieńmasywkierunkux,D
T–współczynnikdyfuzjiturbulentnej,
dc/dx–składowagradientulokalnejkoncentracjiuśrednionejwczasie.
Współczynnikiλ
TiDT,wprzeciwieństwiedowspółczynnikówλiD,niezależą
odwłaściwościfizycznychcieczy,aodstopniaburzliwościprzepływu.Ichwartości,
