Determinación experimental de la rugosidad equivalente e inicio de movimiento para fondo uniforme

• Autores: Klever Izquierdo Ayala, Juan Antonio García Aragón, Humberto Salinas Tapia, Carlos Díaz Delgado
• Localización: Tecnología y Ciencias del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 11, Nº. 2 (marzo-abril de 2020), 2020, págs. 105-157
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Experimental determination of equivalent roughnessand motion initiation for uniform bed
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    En este trabajo se presentan los hallazgosobtenidos por medio de experimentos realizados en un canal de laboratorio,de sección transversal rectangulary paredes de vidrio, provisto de un fondo móvil constituido por un depósito de sedimentosuniformesnocohesivos,para el cual se simuló elinicio de movimiento. El objetivo perseguido consistió en estimar la rugosidad equivalente y las condiciones críticas para el inicio de movimiento. La rugosidad equivalente se obtuvoal contrastarlos perfiles de velocidad obtenidos experimentalmente con el modelo teóricode Fuentes &Carrasquel(1978).La velocidad de corte se determinóa partir del esfuerzo turbulento de acuerdo con la distribución de los esfuerzos de Reynolds.La investigación incluyóel análisis de cincodiferentes tamaños de sedimento. Las velocidades instantáneas del flujo al centro del canal y sobre elfondo móvil fueron definidas por medio dela técnica óptica de velocimetría por rastreo de partículas (PTV). Lo anterior facilitó la estimación de la esperanza matemática puntual de la velocidad para intervalosdel tirante de agua y con ello ajustarelperfil de velocidades de acuerdo conla ley logarítmica de distribuciónde velocidad del flujo.Los resultados muestran que la rugosidad de fondo es mayor aldiámetromedio de las partículasdel lechoy que la razónde la rugosidad con respecto al tamaño medio del sedimento puede expresarse como una función del Reynolds de partículas. Se observó asimismouna disminución de la rugosidad equivalente justo después del inicio de movimientode 26, 22 y 16% para lechos móviles con diámetro uniforme representativo (D) de partículas de 0.64, 0.93 y 1.68 mm,respectivamente.

  • English

    The results obtained in experiments in a rectangular channel provided with glass walls and a movable bed in the center of the span are presented in this paper. Conditions for motion initiation of uniform non-cohesive sediment beds were obtained. The goalwas to define the equivalent roughness and the critical conditions for initiation of motion. The bed roughness was obtained by comparing motion initiation velocity profiles with a theoretical velocity profile defined with the Fuentes& Carrasquel(1978) model. The shear velocity was obtained with Reynolds stresses in aturbulent stress model. Five different size of sediments were used. Point velocities of flow at the channel and over the movable bed were obtained using the optical technique of Particle Tracking Velocimetry (PTV). From a cloud of measured velocities the average velocity profile was defined using the logarithmic law of flow velocities. The results show that bed roughness is larger than the mean diameter of bed particles, and that the ratio of bed roughness over meandiametercan be expressed by means of the particle Reynolds number.It was observed a reduction of bed roughness just after motion initiation of 26, 22 and16% for movablebedswith uniform representative diameter (D) of0.64, 0.93 and1.68 mm,respectively.