A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
Skalierungseffekte in einer Fließstrecke mit deklinanten Buhnen in Modellversuchen mit den Maßstäben 1:1 und 1:5.
Scaling effects in a flow section with attracting groynes in model tests with the scales 1:1 and 1:5
ZusammenfassungDiese Studie befasst sich mit Skalierungseffekten anhand einer Modellfamilie. Zwei Versuchsanordnungen in den Maßstäben 1:1 und 1:5 wurden untersucht, die bis auf den Maßstab gleich waren. Aufgrund der Skalierung nach Froude-Ähnlichkeit waren die Reynolds-Zahlen in der Größenordnung 105für den Maßstab 1:5 und 106für den Naturmaßstab. In einer gerade Fließstrecke mit einer Kiessohle wurden linksufrig vier deklinante Buhnen angeordnet. Die Buhnen waren leicht überströmt. Es wurden zeitaufgelöste 3D-Geschwindigkeiten gemessen, woraus zeitlich gemittelte Geschwindigkeiten und die turbulente kinetische Energie (TKE) berechnet und anschließend normiert wurden. In Übereinstimmung mit früheren Studien und einer komplementären numerischen Studie zeigte sich, dass die zeitlich gemittelten Geschwindigkeiten in Hauptfließrichtung gut in den beiden untersuchten Maßstäben übereinstimmten. Die normierte TKE hingegen wies deutliche Unterschiede in den beiden Maßstäben auf. Sie war im Maßstab 1:1 größer als im Maßstab 1:5. Besonders groß waren die Unterschiede im Bereich hinter der Buhne, wo sich die Strömung ablöste. Dies ist ein starkes Indiz für einen Skalierungseffekt aufgrund der unterschiedlichen Reynolds-Zahlen. Die Reynolds-Zahlen der Studie lagen in einem Bereich, in dem sich häufig das Widerstandsverhalten umströmter Körper ändert. Das liefert eine Erklärung, warum sich die Unterschiede in TKE vor allem im Bereich des Buhnenfelds zeigten.Die Studie unterstreicht die Wichtigkeit von 1:1-Versuchen, wenn turbulente Vorgänge oder das Widerstandsverhalten umströmter Körper oder der Sedimenttransport eine wesentliche Rolle spielen. Das neue BOKU-Wasserbaulabor bietet mit Durchflüssen bis zu 10 m3/s ideale und einzigartige Voraussetzungen für (nahe) 1:1-Versuche.
AbstractThis study deals with scaling effects using a model family. Two experimental set-ups were investigated at scales of 1:1 and 1:5, which were identical except for the scale. Due to the scaling according to Froude similarity, the Reynolds numbers were in the order of 105for the 1:5 scale and 106for the natural scale. In a straight flow section with a gravel bed, four attracting groynes were arranged on the left bank. The groynes were slightly submerged. Time-resolved 3D velocities were measured, from which time-averaged velocities and turbulent kinetic energy (TKE) were calculated and subsequently normalized. In agreement with previous studies and a complementary numerical study, the time-averaged velocities in the main flow direction were found to agree well at the two scales investigated. The normalized TKE, on the other hand, showed clear differences. It was greater at a scale of 1:1 than at a scale of 1:5. The differences were particularly large in the area behind the groyne, where flow separation occurred. This is a strong indication of a scaling effect due to the different Reynolds numbers. The Reynolds numbers in the study were in a range in which the drag behaviour of bodies surrounded by flowing water often changes. This provides an explanation as to why the differences in TKE were particularly evident in the area of the groyne field.The study underlines the importance of 1:1 experiments when turbulent processes or the resistance behaviour of bodies surrounded by flowing water or sediment transport play a significant role. With flow rates of up to 10 m3/s, the new BOKU River Lab offers ideal and unique conditions for (near) 1:1 experiments.
Skalierungseffekte in einer Fließstrecke mit deklinanten Buhnen in Modellversuchen mit den Maßstäben 1:1 und 1:5.
Scaling effects in a flow section with attracting groynes in model tests with the scales 1:1 and 1:5
ZusammenfassungDiese Studie befasst sich mit Skalierungseffekten anhand einer Modellfamilie. Zwei Versuchsanordnungen in den Maßstäben 1:1 und 1:5 wurden untersucht, die bis auf den Maßstab gleich waren. Aufgrund der Skalierung nach Froude-Ähnlichkeit waren die Reynolds-Zahlen in der Größenordnung 105für den Maßstab 1:5 und 106für den Naturmaßstab. In einer gerade Fließstrecke mit einer Kiessohle wurden linksufrig vier deklinante Buhnen angeordnet. Die Buhnen waren leicht überströmt. Es wurden zeitaufgelöste 3D-Geschwindigkeiten gemessen, woraus zeitlich gemittelte Geschwindigkeiten und die turbulente kinetische Energie (TKE) berechnet und anschließend normiert wurden. In Übereinstimmung mit früheren Studien und einer komplementären numerischen Studie zeigte sich, dass die zeitlich gemittelten Geschwindigkeiten in Hauptfließrichtung gut in den beiden untersuchten Maßstäben übereinstimmten. Die normierte TKE hingegen wies deutliche Unterschiede in den beiden Maßstäben auf. Sie war im Maßstab 1:1 größer als im Maßstab 1:5. Besonders groß waren die Unterschiede im Bereich hinter der Buhne, wo sich die Strömung ablöste. Dies ist ein starkes Indiz für einen Skalierungseffekt aufgrund der unterschiedlichen Reynolds-Zahlen. Die Reynolds-Zahlen der Studie lagen in einem Bereich, in dem sich häufig das Widerstandsverhalten umströmter Körper ändert. Das liefert eine Erklärung, warum sich die Unterschiede in TKE vor allem im Bereich des Buhnenfelds zeigten.Die Studie unterstreicht die Wichtigkeit von 1:1-Versuchen, wenn turbulente Vorgänge oder das Widerstandsverhalten umströmter Körper oder der Sedimenttransport eine wesentliche Rolle spielen. Das neue BOKU-Wasserbaulabor bietet mit Durchflüssen bis zu 10 m3/s ideale und einzigartige Voraussetzungen für (nahe) 1:1-Versuche.
AbstractThis study deals with scaling effects using a model family. Two experimental set-ups were investigated at scales of 1:1 and 1:5, which were identical except for the scale. Due to the scaling according to Froude similarity, the Reynolds numbers were in the order of 105for the 1:5 scale and 106for the natural scale. In a straight flow section with a gravel bed, four attracting groynes were arranged on the left bank. The groynes were slightly submerged. Time-resolved 3D velocities were measured, from which time-averaged velocities and turbulent kinetic energy (TKE) were calculated and subsequently normalized. In agreement with previous studies and a complementary numerical study, the time-averaged velocities in the main flow direction were found to agree well at the two scales investigated. The normalized TKE, on the other hand, showed clear differences. It was greater at a scale of 1:1 than at a scale of 1:5. The differences were particularly large in the area behind the groyne, where flow separation occurred. This is a strong indication of a scaling effect due to the different Reynolds numbers. The Reynolds numbers in the study were in a range in which the drag behaviour of bodies surrounded by flowing water often changes. This provides an explanation as to why the differences in TKE were particularly evident in the area of the groyne field.The study underlines the importance of 1:1 experiments when turbulent processes or the resistance behaviour of bodies surrounded by flowing water or sediment transport play a significant role. With flow rates of up to 10 m3/s, the new BOKU River Lab offers ideal and unique conditions for (near) 1:1 experiments.
Skalierungseffekte in einer Fließstrecke mit deklinanten Buhnen in Modellversuchen mit den Maßstäben 1:1 und 1:5.
Scaling effects in a flow section with attracting groynes in model tests with the scales 1:1 and 1:5
Österr Wasser- und Abfallw
Sindelar, Christine (author) / Lichtneger, Petr (author) / Buchinger, Matthias (author) / Worf, Dominik (author) / Pessenlehner, Sebastian (author) / Habersack, Helmut (author)
Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft ; 76 ; 119-125
2024-04-01
Article (Journal)
Electronic Resource
German
| Springer Verlag | 2024
| Springer Verlag | 2024
| Engineering Index Backfile | 1904
| Engineering Index Backfile | 1961
| Springer Verlag | 2024