Secondary currents: Measurement and analysis

• Published in: Atmósfera Vol. 29; no. 1
• Main Authors: Priego-Hernandez, Gaston A, Rivera-Trejo, Fabian
• Format: Journal Article
• Language: Spanish
• Published: 01.01.2016
• ISSN: 0187-6236

Fluid dynamics has the purpose of understanding the movement of liquids and gases by functions that describe the distribution of velocities. Some natural phenomena that present these functions are hurricanes, generated by pressure differences; cyclones, developed by the horizontal temperature gradient; and eddies, associated with a hydrostatic pressure gradient. In the particular case of eddies, they generate the so-called secondary velocities, which are flows formed by the presence of unequal forces between a hydrostatic pressure gradient and centrifugal forces, or by shear stresses at the joining of two flows. In addition, this phenomenon is observed in tornados, where the centrifugal force is greater in the upper layer and decreases towards the bottom, whereas the pressure gradient moves from a high to a low pressure; while in rivers it is detected particularly in bends or joins. Understanding the development of secondary currents is important for the reason that flow behavior is a function of the magnitude of these currents; hence their characterization is fundamental. The objective of this study was to obtain the secondary velocities developed as an effect of the union of two water currents, based on data acquired from Doppler acoustic recorders. A second objective was to draw the secondary velocities and to show the rotation flow effect, a kind of results that are difficult to obtain in any other way. The flow mechanisms are related with erosion and sedimentation processes; therefore, understanding them might help to evaluate and predict morphological changes in rivers.Original Abstract: La dinamica de fluidos tiene como proposito entender el movimiento de liquidos y gases por medio de funciones que describen la distribucion de velocidades. Algunos fenomenos naturales que presentan estas funciones son los huracanes, los cuales son generados por las diferencias de presion; los ciclones, cuya fuente primaria de energia es el gradiente horizontal de temperatura, y los remolinos, que estan ligados al gradiente de presion hidrostatico. En el caso particular de los remolinos, estos generan velocidades secundarias, las cuales son flujos que se forman por la existencia de fuerzas desiguales entre el gradiente de presion hidrostatico y las fuerzas centrifugas, o debido a esfuerzos cortantes tal como sucede en la union de dos o mas flujos. Este fenomeno tambien se observa en tornados, donde la fuerza centrifuga es mayor en la parte superior y luego va disminuyendo hacia el fondo, mientras que en los rios se detecta particularmente en curvas y uniones (confluencias). Entender como se desarrollan estas velocidades secundarias es de interes, debido a que el comportamiento de los flujos esta en funcion de la magnitud de dichas velocidades, de modo que su caracterizacion es fundamental. El objetivo de este estudio fue estimar las velocidades secundarias en la union de dos rios, a partir de mediciones de campo realizadas con medidores acusticos Doppler. Un segundo objetivo fue graficar las velocidades secundarias y, en consecuencia, apreciar las lineas de corriente y los mecanismos de rotacion de flujo. Estos mecanismos estan relacionados con los procesos de erosion y sedimentacion, por lo que su entendimiento ayudara a pronosticar cambios morfologicos en los rios.