Ugrás a tartalomhoz

Környezeti transzportfolyamatok

Dr. Gribovszki Zoltán (2011)

3.. fejezet - Elkeveredési folyamatok vízfolyásokban: Turbulens diffúzió és diszperzió

3.. fejezet - Elkeveredési folyamatok vízfolyásokban: Turbulens diffúzió és diszperzió

Bevezetés: a fejezetben megtanulandóak elővezetése

Az előző fejezetekben megismertük az advekció és molekuláris diffúzió folyamatait, és láttunk néhány példát, amelyben az ún. „turbulens diszperziós” tényezőt használtuk. Ezekben az esetekben a vezérlő egyenletünk alakja teljesen megegyezett a korábban tanulttal, viszont a molekuláris diffúziós tényezőnél nagyobb elkeveredést jellemző faktorral számoltunk. A természetes vízfolyásokban jelentkező áramlások nem egyenletes eloszlású sebességmezővel jellemezhetők, ezeknek a gyorsan változó sebességnek a következtében az elkeveredés sokkal gyorsabban megy végbe, mint az kizárólag a molekuláris diffúziós tényező által vezérelt folyamatokban előfordul. Ebben a fejezetben levezetjük erre a nem egyenletes sebességeloszlásra érvényes egyenletet, hogy bemutatassuk ennek a hatásait az elkeveredésre. Először, a véletlenszerű, turbulens sebességmező hatásait taglaljuk. Másodikként megvizsgáljuk a diffúzió (molekuláris vagy turbulens) és a nyíró sebesség profil együttes hatását, hogy létrehozzuk a diszperzióra vonatkozó egyenletünket. Minden egyes esetben megtartjuk a vonatkozó egyenleteink előző fejezetekben levezetett formáját, de az elkeveredést jellemző tényezők nagyságrendekkel nagyobbak lesznek, mint a molekuláris diffúziós tényezők voltak.

A turbulencia folyamatának leírásával kezdjük a fejezetet és elemezzük annak hatásit a szennyezőanyagok transzportjára. ezek után létrehozzuk a turbulens áramlásra vonatkozó új advektív diffúziós egyenletünket és megmutatjuk, hogy miért írható le a turbulencia a szokásos advektív diffúziós egyenletünkkel, de nagyobb turbulens diffúziós tényezőt használva. Ezek után átnézzük a nyíró sebesség profil hatásait a szennyezőanyagok transzportjára és levezetjük a hosszirányú diszperziódra vonatkozó egydimenziós egyenletünket. A fejezetet egy nyomjelzős vizsgálat bemutatásával zárjuk, amelyben a vízfolyásokra jellemző hatékony elkeveredést jellemző diszperziós tényezőket számítunk.

Irodalomjegyzék

Chapra, Steven C.. Szerzői jog © 1997. 0-07-011364-5. The McGraw-Hill Companies. Surface water quality modeling.

Journal of Hydraulic Engineering. ASCE. 0733-9429. Sturm, Terry W.. „Longitudinal dispersion coefficient in straight rivers.”. Deng, Zhi-Qiang, Singh, Vijay P., és Bengtsson, Lars. Szerzői jog © 2001. 127.

Fischer, Hugo B., List, E. John, Koh, Robert C. Y., Imberger, Jörg, és Brooks, Norman H.. Szerzői jog © 1979. 0-12-258150-4. Acadamic Press. Mixing in Inland and Coastal Waters.

Haszpra, Ottó. Szerzői jog © 1989. Budapest Tankönyvkiadó. Hidraulika II/1. a vízépítő szakos építőmérnök hallgatók részére.

Lajos, Tamás. Szerzői jog © 2008. 9789-6306-6382-3. Lajos Tamás dr.. Az áramlástan alapjai.

Kundo, Pijush R. és Cohen, Ira M.. Szerzői jog © 2002. Academic press. Fluid mechanics, second edition.

Socolofsky, Scott A. és Jirka, Gerhard H.. Szerzői jog © 2005. Texas A&M University. Special Topics in Mixing and Transport Processes in the Environment.

Osborne, Reynolds. Szerzői jog © 1883. Philosophical Transactions of the Royal Society. An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels.

Vízügyi Közlemények. 0042-7616 . „Szennyezőanyagok terjedésének meghatározása vízfolyásokban”. Somlyódy, László. Szerzői jog © 1985. 185-202.