Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / 3. szám - SZAKCIKKEK - Tóth Balázs: Sekélyvizű tavak szélkeltette áramlásának modellezése hálómentes módszerrel
Tóth B.: Sekélyvizű tavak szélkeltette áramlásának modellezése hálómentes módszerrel 67 3. ábra. Az egyszerűsített, négyzetalakú sekélyvízű tavak mederalakjának metszete Figure 3. Cross-section of the simplified bed of the square-shaped lakes A numerikus modellben a részecskék kezdetben egy a három szimulációban 3000, míg az ellipszis alakú tóban egyenközü rács csomópontjaiban lettek elhelyezve, mind 4500 részecskét alkalmaztunk. 4. ábra. Permanens sebességmező az a. és b. esetben. A w szélsebességvektor mind a három esetben a nyíl által mutatott északnyugati irányú. A színskála a mederfenék geodéziai magasságát mutatja Figure 4. Permanent velocity field in the case a. and b. The wind velocity vectors w are the same in both cases, as shown by the arrow on the right. The colors mark the bed elevations |w| = 14,14 m/s 0,2 m/s A számításokban alkalmazott felszíni nyírófeszültséget a tó felszíne fölött időben állandó, a tó felszínétől mérve 10 m magasságban |iv| = 14,14 m/s sebességű, északnyugati irányú szélnek megfelelő értékre állítottuk be. A szél- sebesség nagyságát a tavak teljes felszínén hely és idő szerint is állandónak feltételeztük. A tó vize kezdetben nyugalomban volt, az áramlás permanens jellege a szimulációs idő szerint néhány óra után elfogadható mértékben kialakult, a cikkben közölt eredmények a 25. órát követő állapotot mutatják ( 4. ábra). Az elvárásoknak megfelelően a tavakban a mélység változásának megfelelően az b. esetben egy, míg a c. esetben kettős cirkuláló áramlási struktúra alakult ki, az áramlás maximális sebessége pedig mind a két esetben ~0,2 m/s nagyságú. Mivel a mélységgradiens érteke zérus és más örvényességforrás sem szerepel a modellben, az a. esetben nem alakul ki áramlás a tóban. Végül az utolsó, ellipszis alakú tó esetében a part felé közeledve növekvő mélységgradiens miatt szintén kettős cirkuláló áramlási kép alakult ki (5. ábra). A tó felszínének a nyugalmi szinthez képesti maximális kitérése 20 és 25 cm között alakult. Az ellipszis alakú tóban kialakuló áramlási kép jó kvalitatív egyezést mutat a szakirodalomban ismertetett számítással (Curto és társai 2006), ám a mértékadó áramlási sebességek nagyságát az SPH modell alul becsüli. A számítási eredmények kvalitatív igazolásával a modell további fejlesztése megalapozottnak tekinthető, az eredmények kvantitatív kalibrálását követően pedig turbulens jelenségek, térben változó szélnyírás, például belső határréteg-modellel (Krámer 2006), végül pedig valós medergeometriájú tavak vizsgálata is lehetségessé válhat. 5. ábra. Ellipszis alakú tóban kialakuló kettős cirkuláló áramlás a szakirodalom szerint (Curto és társai 2006) (bal) és az SPH szerint (jobb) Figure 5. Double circulating flow in the ellipse shaped lake according to the literature (Curto et al. 2006) (left) and SPH (right) ÖSSZEFOGLALÁS, KÖVETKEZTETÉS A tavi hidraulikában újszerűnek számító részecskealapú megközelítés számos jelentős előnnyel kecsegtet a hálóalapú euleri módszerekhez képest. Ilyen előnyök például a szennyezőanyag-terjedés lagrange-i szemléletből
