Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Biến đổi vi mô và quy mô dòng chảy trung bình cho sự hỗn loạn hàng hải tại Ramsey Sound
Tóm tắt
Chúng tôi trình bày kết quả về sự hỗn loạn từ hai chiến dịch đo đạc dòng chảy bằng phương pháp đo vận tốc Doppler âm thanh được thực hiện tại Ramsay Sound tại hai vị trí cách nhau 50 m. Các phép đo đầu tiên được thực hiện vào năm 2009 và các phép đo thứ hai vào năm 2011; cả hai đều bao gồm một chu kỳ xuân - thu hoàn chỉnh. Trong bài báo này, chúng tôi xác định sự hỗn loạn thông qua mật độ năng lượng động học hỗn loạn (TKE) và chiều dài quy mô tích hợp, cùng với mối quan hệ của chúng với nhau và với các tham số dòng chảy trung bình. Chúng tôi cũng mô tả ngắn gọn các phương pháp được sử dụng để tính toán các tham số này. Chúng tôi phát hiện ra rằng có một sự bất đối xứng giữa triều lên và triều xuống trong dữ liệu từ cả hai chiến dịch đo đạc, nhưng mặc dù các triều lên tại cả hai vị trí tương tự nhau, các triều xuống trong dữ liệu năm 2011 có mức năng lượng cao hơn nhiều so với dữ liệu năm 2009. Chúng tôi suy đoán rằng điều này có thể do sự khác biệt trong các đặc điểm đáy biển giữa hai vị trí đo. Phân tích kích thước được sử dụng để điều tra cách TKE tỉ lệ với vận tốc dòng chảy trung bình; chúng tôi nhận thấy rằng tỉ lệ bình phương như mong đợi không được dữ liệu hỗ trợ tốt tại cả hai vị trí đo đạc. Do đó, các dòng chảy có sự hỗn loạn năng lượng cao hơn có thể trông ít hỗn loạn hơn nếu được đánh giá bằng cường độ hỗn loạn. Chúng tôi điều tra mối tương quan giữa chiều dài quy mô và mật độ TKE và phát hiện rằng nó rất đặc thù cho từng vị trí: không nên giả định rằng đối với một vị trí đo lường nhất định, sự hỗn loạn có năng lượng cao được liên kết với các cấu trúc dòng chảy lớn hơn hoặc ngược lại.
Từ khóa
#turbulence #turbulent kinetic energy #mean flow #Ramsey Sound #dimensional analysisTài liệu tham khảo
Batten WMJ, Bahaj AS, Molland AF, Chaplin JR (2008) The prediction of the hydrodynamic performance of marine current turbines. Renew Energy 33(5):1085–1096
Chapman JC, Masters I, Togneri M, Orme JAC (2013) The Buhl correction factor applied to high induction conditions for tidal stream turbines. Renew Energy 60:472–480
Dillon TM (1982) Vertical overturns: a comparison of Thorpe and Ozmidov length scales. J Geophys Res Oceans (1978–2012) 87(C12):9601–9613
Evans P, Mason-Jones A, Wilson C, Wooldridge C, O’Doherty T, O’Doherty D (2015) Constraints on extractable power from energetic tidal straits. Renew Energy 81:707–722
Fairley I, Evans P, Wooldridge C, Willis M, Masters I (2013) Evaluation of tidal stream resource in a potential array area via direct measurements. Renew Energy 57:70–78
Fraenkel PL (2002) Power from marine currents. Proc Inst Mech Eng Part A J Power Energy 216(1):1–14
Gooch S, Thomson J, Polagye B, Meggitt D (2009) Site characterization for tidal power. In: OCEANS 2009, MTS/IEEE Biloxi-Marine Technology for Our Future, Global and Local Challenges. IEEE, pp 1–10
Jarrin N (2008) Synthetic inflow boundary conditions for the numerical simulation of turbulence. PhD thesis, University of Manchester
Kilcher L, Thomson J, Colby J (2014) Determining the spatial coherence of turbulence and MHK sites. In: Proceedings of the 2nd Marine Energy Technology Symposium
Lu Y, Lueck RG (1999a) Using a broadband ADCP in a tidal channel. Part I: mean flow and shear. J Atmos Ocean Technol 16(11):1556–1567
Lu Y, Lueck RG (1999b) Using a broadband ADCP in a tidal channel. Part II: Turbulence. J Atmos Ocean Technol 16(11):1568–1579
MacEnri J, Reed M, Thiringer T (2011) Power quality performance of the tidal energy converter, SeaGen. In: ASME 2011 30th international conference on ocean, offshore and arctic engineering. American Society of Mechanical Engineers, pp 529–536
Masters I, Chapman J, Orme J, Willis M (2011) A robust blade element momentum theory model for tidal stream turbines including tip and hub loss corrections. Proc IMarEST Part A J Marine Eng Technol 10(1):25–35
Neill SP, Litt EJ, Couch SJ, Davies AG (2009) The impact of tidal stream turbines on large-scale sediment dynamics. Renew Energy 34(12):2803–2812
Nezu I, Nakagawa H (1993) Turbulence in open-channel flows. Taylor & Francis
Norris JV, Droniou E (2007) Update on EMEC activities, resource description, and characterisation of wave-induced velocities in a tidal flow. In: Proc. 7th European wave and tidal energy Conference. Porto
Osalusi E, Side J, Harris R (2009) Structure of turbulent flow in EMEC’s tidal energy test site. Int Commun Heat Mass Transf 36(5):422–431
Palodichuk M, Polagye B, Thomson J (2013) Resource mapping at tidal energy sites. IEEE J Ocean Eng 38(3):433–446
Robins PE, Neill SP, Lewis MJ (2014) Impact of tidal-stream arrays in relation to the natural variability of sedimentary processes. Renew Energy 72:311–321
Stacey MT, Monismith SG, Burau JR (1999) Measurements of Reynolds stress profiles in unstratified tidal flow. J Geophys Res Oceans (1978–2012) 104(C5):10933–10949
Thomson J, Polagye B, Durgesh V, Richmond MC (2012) Measurements of turbulence at two tidal energy sites in Puget Sound, WA. Ocean Eng IEEE J 37(3):363–374
Thomson J, Kilcher L, Richmond M, Talbert J, deKlerk A, Polagye B, Gurra M, Cienfuegos R (2013) Tidal turbulence spectra from a compliant mooring. In: Proceedings of the 1st marine energy technology symposium
Togneri M, Masters I (2012) Comparison of turbulence characteristics for some selected tidal stream power extraction sites. In: Proceedings of the 9th conference on engineering turbulence modelling and measurements
Willis M, Masters I, Thomas S, Gallie R, Loman J, Cook A, Ahmadian R, Falconer R, Lin B, Gao G, Cross M, Croft N, Williams A, Muhasilovic M, Horsfall I, Fidler R, Wooldridge C, Fryett I, Evans P, O’Doherty T, O’Doherty D, Mason-Jones A (2010) Tidal turbine deployment in the Bristol Channel: a case study. Proc ICE Energy 163(3):93–105