Experimental investigation of single value variables of three-dimensional density current

摘要

The height of a dense layer underflow is defined as the interface between a dyed saline solution fluid and colorless ambient fluid. In this paper, the density current height or vision height of three-dimensional saline water under pure water is measured empirically, and the relation of this parameter with the location of maximum velocity is investigated. Because of the absence of a clear interface between the dense underflow and pure water, researchers were unable to define a unique parameter for the evaluation of density current height. The parameters used by some researchers include the height corresponding to the location of maximum, half-maximum, and quarter-maximum velocity in the velocity profiles. In this work, the velocity components were measured by an acoustic Doppler velocimeter (ADV), and corresponding parameters were computed based on these velocities. In this laboratory, channel walls were made of glass, so in all experiments the vision height of the dense layer could be measured. Therefore, a relation between the velocity profiles and the dense layer height was established. Results show that dense layer height has a close correlation with height corresponding to the location of the quarter-maximum velocity. Finally, the effects of concentration, bed slope, and discharge on the dense layer height were studied. Experimental data also show that an increase in the inlet flow rate leads to an increase in the dense layer height, and this parameter decreases with an increase in the bed slope or concentration.nnLa hauteur de la couche de haute densité du courant de fond est définie comme l'interface entre le fluide de solution saline teint et le fluide ambiant incolore. Ici, nous mesurons la hauteur du courant de densité ou la hauteur de vision tridimensionnelle d'eau salée sous une couche d'eau douce et étudions la relation de ce paramètre avec la localisation du maximum de vitesse. À cause de l'absence d'une interface nette entre le courant de fond dense et l'eau pure, les chercheurs ont été incapables de définir un paramètre unique pour évaluer la hauteur du courant de densité. Les paramètres utilisés par certains chercheurs incluent la hauteur correspondant à la hauteur, la demi-hauteur et le quart de la hauteur de la vitesse maximum dans le profil de vitesse. Ici, les composantes de la vitesse ont été mesurées par un célérimètre Doppler acoustique (ADV) et les paramètres correspondants ont été calculés sur la base de ces vitesses. En laboratoire, les murs du canal ont été faits en verre, de façon à pouvoir mesurer la hauteur de vision de la couche dense dans toutes les expériences. De cette façon, il a été possible d'établir la relation entre les profils de vitesse et la hauteur de la couche dense. Les résultats montrent que la hauteur dense est fortement corrélée avec la hauteur correspondant à la localisation du quart du maximum de la vitesse. Finalement, nous avons étudié les effets de la concentration, de la pente du lit du canal et de la décharge sur la hauteur de la couche dense. Les données expérimentales montrent aussi qu'une augmentation du débit d'admission cause une augmentation de la hauteur de la couche dense; autrement ce paramètre décroît si on augmente la pente du lit ou la concentration.