Resultater

Det ønskes at sammenligne turbulensmodellernes resultater med dem målt i forsøget. Under forsøget blev der målt på de vandrette hastigheder umiddelbart nær midten af kassen. Hastighederne ønskes sammenlignet med dem fra simuleringen. Disse hastigheder er udtaget i kontrolpunkter, hvis placering svarer til målingen fra forsøget. Derudover blev der efter forsøget målt et profil af saliniteten i vandsøjlen. Dette profil er på samme måde udskrevet under simuleringen til sammenligning, og til at beregne blandingsgrader.

Der er lavet videoer, af 4 min. varighed, af de forskellige simuleringer. I model 1a og 1b er animationen vist i et snit midt i kassen. I model 2a og 2b er modellen vist i et snit midt i spalten.

Video af forsøgsrække 1 kan ses her: model 1a og model 1b.
Video af forsøgsrække 2 kan ses her: model 2a og model 2b.

Opblandingsgrad

Efter fuldført forsøg, i forsøgsrække 1 og 2, blev saltindholdet målt i vandsøjlen, i 3 cm interval. Målingen skete efter ca. 15 min, da bølgerne i vandet var døet ud.

Efter 10 min i simuleringerne, er der registreret et salinitetsprofil gennem vandsøjlen for at sammenligne de to turbulensmodeller med forsøget. I simuleringerne var der imidlertidig ikke stilstand i vandsøjlen efter 10 min, hvorfor det registrerede salinitetsprofil, som er målt i midten af modellen, repræsenterer et øjebliksbillede.
Simulering i modellerne er stoppet efter 60 min, hvor der er udtaget endnu et salinitetsprofil samme sted i vandsøjlen som salinitetsprofilet efter 10 min, figur III.12.1 og figur III.12.2.

Det ses af figur III.12.1 at med model 1a og 1b fås en større opblanding i vandsøjlen sammenlignet med de målte fra forsøget efter 15 min. I forsøg 3 er saliniteten på 0‰ i vandoverfladen, hvor der i modellerne er en salinitet på godt 7‰ og 11‰.

På figur III.12.2 ses profiler fra de samme simuleringer som model 1a og 1b efter 60 min, sammen med det profil for forsøg 3 som er vist i figur III.12.1. Her ses at opblandingen i vandsøjlen er forøget. For begge turbulensmodeller er der observeret, at vandet står og bølger frem og tilbage, også efter 60 min, hvilket resulterer i en større og større opblanding. Størstedelen af opblandingen er dog sket inden for de første 10 min.

På figur III.12.3 ses igen, at der i model 2a og 2b sker en større opblanding i vandsøjlen end ved forsøget. Det ses at vandsøjlen i k-Epsilon modellen efter 10 min ikke er opblandet meget i forhold til Smagorinsky modellen.

Ud fra salinitetsprofilerne er tyngdepunkterne beregnet for at bestemme opblandingsgraden i modellerne i forhold til forsøgene. Tyngdepunkterne er beregnet i forhold til ingen opblanding og ved fuld opblanding. På figur III.12.4 ses tyngdepunkter for model 1a og 1b, samt for forsøg 3. Det ses, at tyngdepunktet i forsøg 3 ligger lavt i forhold til tyngdepunktet for modellerne. Dette indikerer igen en stor opblandingsgrad i forhold til forsøget.

På figur III.12.5 ses tyngdepunkter for model 2a og 2b og forsøg 6. Her ses en større opblanding for modellerne end for forsøget. Det er umiddelbart svært at sammenligne modellerne med forsøget, da tyngdepunktet ved ingen opblanding ligger lavere i forsøget end i modellerne. Dette skyldes, at vandspejlet, ligger ca. 0,5 mm højere i modellerne end i forsøget.

I tabel III.12.1 ses opblandingsgraden for modeller og forsøg efter 10 og 60 min.

Som tidligere nævnt er densiteten for vandet i forsøg og model ikke det samme, se startbetingelser. Dette påvirker simuleringen af svingningen i modellen, som i den sidste ende har indvirkning på opblandingsgraden. Forskellen vurderes til at være så lille, at den ingen betydning har for vurdering af opblandingsgraden.

Af tabel III.12.1 ses, at der er stor forskel i opblandingsgraden for forsøgene og de modellerede, og for de modellerede imellem. Opblandingsgraden er generelt meget højere for modellerne, hvilket viser at for meget af energien er gået til opblanding.

Det samlede resultat af denne undersøgelse viser i MIKE3, at med k-Epsilon turbulensmodellen fås det bedste resultat ved simulering af lagdelte strømninger. Ved brug af begge turbulensmodeller vil der fortsat ske en opblanding, da vandet fortsat vil bølge frem og tilbage i simuleringerne.

Hastigheder

Der blev under opsætning af modellen indsat ét kontrolpunkt i model 1a og 1b til at registrere hastigheder til sammenligning med de i forsøget målte hastigheder.

På figur III.12.6 ses hastigheder målt i forsøg 3, samt hastigheder fra model 1a og 1b. Hastighederne fra forsøg 3 er midlet over 1000 målinger, hvor én måling svarer til 1/100 del sekund. Hastighederne fra modellerne i grafen er pr. sekund. Det ses af graferne, at begge modeller har den samme svingning de første 50 sek. Derefter bliver svingningstiden for Smagorinsky modellen længere og længere. Dette skyldes at opblandingen bliver større. Ingen af modellerne følger hverken svingningen eller størrelsen for de målte hastigheder. Hastighederne i modellerne er dobbelt så store som de målte.

At svingningstiden i starten af simuleringerne ikke passer med de målte kan betyde flere ting. Den forskel der var på startdensiteten i model og i forsøg kan være en årsag, da dette har betydning for svingningstiden. Det er undersøgt, at jo større forskel der er på startsaliniteten jo kortere er svingningstiden. Saliniteten burde være sat lavere i modellen, hvilket ville betyde en længere svingningstid. At svingningstiden for modellerne ændrer sig i tiden bunder i, at turbulensen beregnes på forskelligt grundlag i de to modeller. Desuden kan forskellen på svingningstiden i modellerne skyldes en ophobning af fejl, som øges for hvert tidsskridt.

[ Til toppen ]
[ Forrige] [ Næste]