Analiza meritev turbulence v Bazenu II Luke Koper

• Main Author: Melinc, Boštjan
• Other Authors: Malačič, Vlado
• Format: Master Thesis
• Language: Slovenian
• Published: 2022
• Subjects: izotropna turbulenca; viskozna izguba turbulentne kinetične energije; spekter fluktuacije hitrosti; Nasmythov spekter; spekter fluktuacije temperature; Batchelorjev spekter; Monte Carlo simulacije; metoda največjega verjetja; integralska metoda; isotropic turbulence; viscous dissipation of turbulent kinetic energy; velocity fluctuation spectrum; Nasmyth spectrum; temperature fluctuation spectrum; Batchelor spectrum; Monte Cralo simulations; maximum likelyhood estimate; integral method; Luke; sami
• Online Access: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?id=138863; https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?id=159342&dn=; https://plus.cobiss.net/cobiss/si/sl/bib/120221443; https://hdl.handle.net/20.500.12556/RUL-138863

V magistrskem delu obravnavamo turbulenco v morju. V teoretičnem delu z Reynoldsovo dekompozicijo Navier-Stokesove enačbe izpeljemo hitrost spreminjanja kinetične energije povprečnega in turbulentnega dela toka. Turbulentno kinetično energijo kvalitativno povežemo z njeno viskozno izgubo $varepsilon$, ki jo zato želimo čim natančneje oceniti. Po razpravi o spektru fluktuacije hitrosti in striženja uvedemo Nasmythov spekter, po razpravi o spektru fluktuacije temperature in njenega vertikalnega odvoda pa Batchelorjev spekter. Pri tem se sklicujemo na predpostavki o izotropni in zamrznjeni turbulenci. Oba spektra sta odvisna od $varepsilon$, zato poiščemo najboljšo metodo za prileganje teoretičnega spektra spektru fluktuacije striženja in spektru vertikalnega odvoda fluktuacije temperature. Vse metode prilagodimo tako, da z njimi prilegamo teoretični spekter na območju uporabnih valovnih števil iz senzorjev sonde $texttt{MSS90}$ proizvajalca Sea&Sun. Kvaliteto metod, ki smo jih spisali sami, ugotavljamo s simulacijami po metodi Monte Carlo. Z njimi ugotovimo, da je najprimernejša metoda za ugotavljanje $varepsilon$ iz spektra fluktuacije striženja metoda največjega verjetja, medtem ko so vse metode za ugotavljanje $varepsilon$ iz spektra vertikalnega odvoda fluktuacije temperature zaradi prepočasne odzivnosti senzorja nezanesljive pri $varepsilon > 10^{-8}~rm{W/kg}$. Rezultati za $varepsilon$ iz najboljše metode prileganja Nasmythovega spektra se na realnih podatkih iz sonde $texttt{MSS90}$ dobro ujemajo z rezultati iz programske opreme za sondo. Vrednosti $varepsilon$ iz senzorjev temperature so pri $varepsilon < 10^{-8}~rm{W/kg}$ tipično nekoliko manjše od vrednosti iz senzorjev striženja, pri $varepsilon > 10^{-8}~rm{W/kg}$ pa se z njimi sploh ne ujemajo, kar je skladno z rezultati Monte Carlo simulacij. Na koncu rezultate meritev $varepsilon$ vzdolž Bazena II Luke Koper iz treh 25-urnih terenov leta 2008 in 2009 interpretiramo z meteorološkimi (temperatura zraka, hitrost vetra), hidrološkimi ...