Integrated modelling of single port, steady-state thermal discharges in unstratified coastal waters

Stamou, Anastasios I.; Nikiforakis, I.K.

doi:10.1007/s10652-012-9266-z

Cited by 9 publications

(9 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…F lp = 5 λ 2 4 α p = 4.67 (25) g c = g ρ a − ρ c ρ a (26) As observed in Eq. 23, the second term on the R.H.S.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 63%

“…18-20 together with the rest of dimensionless CorJet equations constitutes the Modified CorJet Model (MCM). The equations of MCM can be solved simply, according to Stamou and Nikiforakis [25], by employing a low order "upstream" discretization scheme and very small values of ds * that ensure the required accuracy.…”

Section: Modification Of Buoyancy and Tracer Mass Fluxmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

A modified integral model for negatively buoyant jets in a stationary ambient

2014

View full text Add to dashboard Cite

A simple modification is introduced into the integral model (IM) CorJet in an effort to predict better the characteristics of negatively buoyant jets (NBJ) discharged in a stationary ambient. Although this modification was developed for the CorJet model, it can be applied to every IM which employs the entrainment hypothesis. The detrainment of fluid from the main flow is taken into account by inserting a coefficient "p" into the conservation equations of volume, buoyancy and tracer mass flux. This coefficient expresses the ratio of the specific mass flux of the detrained fluid to the net specific mass flux entrained to the NBJ. The value of p is assumed constant along the jet trajectory and up to the maximum jet height, becoming zero thereafter. Results show that the modified CorJet model (MCM) predicts reasonably well experimental data from the literature and data from experiments performed in this work. The optimal value of p and therefore the detrained fluid from the main NBJ flow was found to decrease as the jet initial densimetric Froude number increases.

show abstract

“…F lp = 5 λ 2 4 α p = 4.67 (25) g c = g ρ a − ρ c ρ a (26) As observed in Eq. 23, the second term on the R.H.S.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 63%

Section: Modification Of Buoyancy and Tracer Mass Fluxmentioning

confidence: 99%

A modified integral model for negatively buoyant jets in a stationary ambient

2014

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…These datasets include water temperature, salinity, dissolved oxygen, chlorophyll a and turbidity, and they can be extracted from the official website: http://www4.kaiho.mlit.go.jp/kaihoweb. Once the temperature and salinity values of the surface layer water and bottom layers water are known, the densities of the upper, well-mixed water layer and the bottom, oxygen-depleted water layer can be calculated using the formula presented in McCutcheon et al [30], used by many researchers [31][32][33][34][35][36] Table 2 lists monthly mean values and algebraically averaged values of the thickness of the upper, well-mixed water layer during 2003-2016 based on real-time data taken at the CLB. Finally, it should be noted that this study did not use the spatially averaged wind data and stratification data in the bay, considering a lack of long-term real-time data taken at different locations except the CLB.…”

Section: Handling Of the Observational Datasetsmentioning

confidence: 99%

Applying a Simple Analytical Solution to Modelling Wind-Driven Coastal Upwelling of Two-Layered Fluid at the Head of Tokyo Bay, Japan

Zhu

Bai

Dou

et al. 2017

Water

View full text Add to dashboard Cite

Abstract:Blue tides at the head of Tokyo Bay are a hydro-environmental phenomenon where seawater appears to be milky blue because of the reflection of the sunlight off surface water containing large amounts of sulphur particles. Its appearance is due to the coastal upwelling of bottom oxygen-depleted water induced by northeasterly wind-driven circulation. Blue tides cause the death of many shellfish and other aquatic animals across the head of Tokyo Bay and consequently result in substantial economic losses to coastal fisheries. This paper examines the occurrence of wind-driven blue tides in Tokyo Bay, based on a simplified hydrodynamic model and observational analysis. The model assumed a two-layer structure with a wind-driven upper layer and an oxygen-depleted lower layer. In this study, we derived a simple analytical solution to determine a critical wind condition for which the lower layer outcrops at the surface if the wind forcing is sufficiently strong, resulting in the mixing of the two layers and giving rise to blue tide. The results of sensitivity analyses of the analytical solution to all incorporated factors were found to be in accordance with a qualitative understanding of the blue tide phenomenon. More importantly, comparisons of observational data with real cases of blue tide during 1978-2016 and without blue tide during [2003][2004][2005][2006][2007][2008][2009][2010][2011][2012][2013][2014][2015][2016] suggested that this analytical solution was mostly valid. This study would be helpful for gaining a better understanding of the hydro-dynamical mechanism of blue tide.

show abstract

“…7.11-7.13 together with the rest of dimensionless CorJet equations constitutes the Modified CorJet Model (MCM). The equations of MCM can be solved simply by employing a low order "upstream" discretization scheme and very small values of ds * that ensure the required accuracy (Stamou and Nikiforakis, 2013).…”

Section: Modification Of Buoyancy and Tracer Mass Fluxmentioning

confidence: 99%

“…In the following, an integrated model (Stamou and Nikiforakis, 2013) is presented, developed for the estimation of the geometrical and concentration characteristics of PBJ formed after the discharge of less dense fluids into an ambient receiver through a single round port. This model can be employed towards the calculation of the geometrical and concentration characteristics of brine effluents from thermal DP.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical and experimental investigation of brine discharge from desalination plants into coastal waters

Nikiforakis¹,

Νικηφοράκης²

View full text Add to dashboard Cite

Η περισσότερο διαδεδομένη και οικονομική μέθοδος διάθεσης της άλμης από εγκαταστάσεις αφαλάτωσης είναι η παροχέτευσή της στα παράκτια νερά με υποθαλάσσιο αγωγό και κατάλληλο έργο διάθεσης (διαχυτήρες). Όταν η άλμη διατίθεται στα παράκτια νερά ακολουθεί τροχιά φλέβας: (α) βαρύτερης από το θαλασσινό νερό, όταν διατίθεται από εγκαταστάσεις αντίστροφης όσμωσης ή (β) ελαφρύτερης από το θαλασσινό νερό, όταν διατίθεται από εγκαταστάσεις θερμικής επεξεργασίας. Και στις δυο περιπτώσεις διακρίνονται δυο κύριες περιοχές κίνησης της φλέβας: (α) του κοντινού, και (β) του μακρινού πεδίου. H περιοχή του κοντινού πεδίου θεωρείται ότι εκτείνεται μέχρι το σημείο πρόσπτωσης σε όριο, δηλ. στον πυθμένα στην πρώτη περίπτωση διάθεσης και στην ελεύθερη επιφάνεια στη δεύτερη, μετά το οποίο ξεκινά η περιοχή του μακρινού πεδίου.Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η δόμηση μαθηματικών μοντέλων για την περιγραφή των γεωμετρικών χαρακτηριστικών και των χαρακτηριστικών αραίωσης της άλμης. Τα μοντέλα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην επιλογή της κατάλληλης διάταξης διάθεσης που επιφέρει τη μέγιστη αραίωση της άλμης, ώστε να μειωθούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τις υψηλές συγκεντρώσεις αλατότητας και θερμοκρασίας (και ενδεχομένως άλλων χημικών).Οι ερευνητικοί στόχοι της διατριβής είναι: (1) η δόμηση ολοκληρωμένων μοντέλων για την περιγραφή των χαρακτηριστικών της άλμης κατά τη διάθεση της σε παράκτια νερά, (2) η εξασφάλιση της αξιοπιστίας των μοντέλων με τον έλεγχο, βαθμονόμηση και επιβεβαίωσή τους με μετρήσεις που θα συγκεντρωθούν είτε από υφιστάμενες εργασίες είτε από πειράματα που θα διεξαχθούν στο πλαίσιο της διατριβής, και (3) η εφαρμογή ενός ολοκληρωμένου μοντέλου σε περίπτωση διάθεσης άλμης.Πειραματική διερεύνηση: Πραγματοποιήθηκαν πειράματα με τα οποία προσδιορίστηκαν για κεκλιμένες βαρύτερες φλέβες: (Α1) τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά (τροχιά άξονα και το εξωτερικό όριο της φλέβας) του κοντινού πεδίου, και (Α2) τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και αραίωση στην αρχή του μακρινού πεδίου. Επίσης, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τον προσδιορισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών και της αραίωσης (Β1) στο κοντινό και (Β2) το μακρινό πεδίο βαρύτερων φλεβών που εκβάλλουν από οριζόντιο ή κατακόρυφο στόμιο διάθεσης σε ύψος από τον πυθμένα.Από την πειραματική διερεύνηση που πραγματοποιήθηκε εξάγονται τα ακόλουθα συμπεράσματα: (1) τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των κεκλιμένων φλεβών βρίσκονται σε ικανοποιητική συμφωνία με τις τιμές που έχουν παρατηρηθεί από άλλους ερευνητές, (2) τα ρεύματα πυκνότητας που σχηματίζονται πάνω σε κεκλιμένο πυθμένα από την πρόσπτωση βαρύτερων φλεβών μπορούν να προσεγγιστούν με δύο ημι-ελλείψεις που έχουν ως κέντρο το σημείο πρόσπτωσης του άξονα της φλέβας, (3) η παρουσία του οριζόντιου πυθμένα επηρεάζει την αραίωση των κατακόρυφων φλεβών μέχρι ενός ύψους από τον πυθμένα, και (4) στη γειτονία του σημείου πρόσπτωσης του άξονα των φλεβών στον πυθμένα εμφανίζονται μεγάλες διακυμάνσεις της συγκέντρωσης εξαιτίας της τυρβώδους ροής, οι οποίες εξασθενούν με την απόσταση από το σημείο πρόσπτωσης ακολουθώντας τη μείωση της έντασης της τύρβης. Η αραίωση που επιτυγχάνεται στην τελευταία περίπτωση μπορεί να συνδεθεί γραμμικά με την απόσταση τόσο από το στόμιο εκβολής όσο και από το σημείο πρόσπτωσης. Μέρος των παραπάνω συμπερασμάτων χρησιμοποιήθηκαν για τη δόμηση του μοντέλου MCM.Υπολογιστική διερεύνηση:Δομήθηκαν δυο ολοκληρωμένα μοντέλα που προκύπτουν από τη σύνδεση μοντέλων κοντινού και μακρινού πεδίου και εφαρμόζονται στις δυο περιπτώσεις διάθεσης από εγκαταστάσεις (α) αντίστροφης όσμωσης, και (β) θερμικής επεξεργασίας. Στην πρώτη περίπτωση ως μοντέλο κοντινού πεδίου χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο CorJet της USEPA, το οποίο τροποποιήθηκε και καλείται Modified CorJet Model (MCM). Η τροποποίηση αυτή έγινε ώστε να λαμβάνεται υπόψη η διαφυγή μάζας που παρατηρείται κατά τη ροή της κεκλιμένης βαρύτερης φλέβας, με αποτέλεσμα να περιγράφονται καλύτερα τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και η αραίωση της άλμης στο κοντινό πεδίο κατά τη διάθεσή της σε ακίνητο και ομογενή αποδέκτη. Στο μακρινό πεδίο χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο Princeton Ocean Model (POM). Η σύνδεση των δύο υπο-μοντέλων έγινε με την ανάπτυξη κατάλληλου αλγόριθμου. Οι υπολογισμοί του ολοκληρωμένου μοντέλου επαληθεύτηκαν με πειραματικά δεδομένα από τη βιβλιογραφία, καθώς και με τα πειράματα Α2 της πειραματικής διερεύνησης.Στη δεύτερη περίπτωση, χρησιμοποιήθηκε στο κοντινό πεδίο το μοντέλο CorJet, χωρίς τροποποίηση, και στο μακρινό πεδίο χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο FLOW-3DL του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Υδραυλικής του ΕΜΠ. Η σύνδεση των δύο υπο-μοντέλων έγινε με την ανάπτυξη κατάλληλου αλγόριθμου που επιτρέπει την αλληλεπίδραση των δύο υπο-μοντέλων σε κινούμενο και ομογενή αποδέκτη. Αρχικά, οι υπολογισμοί του μοντέλου επαληθεύτηκαν με πειραματικά δεδομένα της βιβλιογραφίας, και στη συνέχεια το μοντέλο εφαρμόστηκε σε μια πρακτική περίπτωση για τον υπολογισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών και της αραίωσης ελαφρύτερης φλέβας που εκβάλει στα παράκτια ύδατα της περιοχής Μαντουδίου.

show abstract

Integrated modelling of single port, steady-state thermal discharges in unstratified coastal waters

Cited by 9 publications

References 21 publications

A modified integral model for negatively buoyant jets in a stationary ambient

A modified integral model for negatively buoyant jets in a stationary ambient

Applying a Simple Analytical Solution to Modelling Wind-Driven Coastal Upwelling of Two-Layered Fluid at the Head of Tokyo Bay, Japan

Numerical and experimental investigation of brine discharge from desalination plants into coastal waters

Contact Info

Product

Resources

About