3.6. Изменение средних квадратических значений пульсационных составляющих скорости

Рассмотренные выше характеристики хода составляющих скорости во времени, хотя и являются объективными и наглядными, но недостаточно удобны для сопоставлений и для поисков различного рода связей между турбулизацией потока и определяющими ее факторами. Поэтому в практике экспериментальных исследований широко используют такие характеристики, как средние квадратические отклонения пульсационных значений скорости и их относительные значения. Средние квадратические отклонения продольных и вертикальных составляющих скорости вычислены, как отмечено выше, по данным всех экспериментов для каждого из слоев, на которые разбивался поток по глубине.

Предельные значения в экспериментах с разнонаправленным ветровым течением со скоростью от 0,30 до 3,50 см/с

изменялись от см/с, а средние на вертикали — от 0,58 до 3,10 см/с. В однонаправленном по глубине течении со скоростью от 2,80 до 10,1 см/с предельные значения изменялись от 0,38 до 2,85 см/с, а средние на вертикали — от 0,66 до 1,68 см/с.

По вертикали значения изменялись следующим образом, В разнонаправленном ветровом течении по большинству экспериментов обнаруживалось резкое уменьшение от поверхности воды до горизонта и плавное уменьшение по мере заглубления под уровень, вплоть до дна (рис. 3.6). В некоторых экспериментах получено плавное убывание от поверхности до дна или же очень резкое убывание в верхнем слое и постоянство значений в центральном и придонном слоях. В отдельных случаях в тонком поверхностном слое отмечены меньшие значения чем в ближайших верхних слоях. Этот результат не отражает фактического процесса движения и обусловлен, как показывает анализ имеющихся данных, наличием укороченных по техническим причинам рядов, которые не охватывали всего диапазона пульсаций скорости в результате выхода частиц за пределы освещавшейся щелевым светом зоны потока.

В однонаправленном ветровом течении отчетливо обнаруживалось изменение распределения по вертикали с изменением отношения При значения уменьшались от поверхности воды, где они были наибольшими, до горизонта а затем уменьшались очень плавно или практически не менялись вплоть до дна (см. рис. 3.7). Значения при плавно уменьшались от поверхности до горизонта а затем плавно увеличивались по направлению ко дну, так, что у поверхности и у дна они оказывались близкими и даже равными. Дальнейшее уменьшение до приводило к выравниванию распределения по вертикали.

Средние квадратические отклонения вертикальных составляющих скорости обычно несколько меньше и различаются по распределению на вертикали.

В экспериментах с разнонаправленным течением предельные значения изменялись от 0,10 до 3,20 см/с, а средние на вертикали — от 0,20 до 2,20 см/с. В экспериментах с однонаправленным течением предельные значения изменялись от 0,13 до 2,0 см/с, а средние на вертикали — от 0,29 до 1,15 см/с (табл. 3.1). Средние в пределах вертикали значения были меньше средних значений в разнонаправленном течении в раза, а в однонаправленных в раза (табл. 3.1).

Максимальные значения в разнонаправленном течении чаще всего были приурочены к слою по направлению к поверхности воды значения уменьшались вполне ощутимо, а по направлению ко дну заметно уменьшались в пределах колебаний границы раздела потоков и мало менялись в зоне действия компенсационного потока.

(см. скан)

Во многих экспериментах с одно- и разнонаправленным течением при значения уменьшались очень плавно практически от верхнего до придонного слоя (рис. 3.6 а).

Экспериментальные данные позволили рассмотреть вопрос о числовых значениях и изменении по глубине характеристик интенсивности турбулентности вычислявшихся по выражению (3.9).

Рис. 3.8. Зависимости средних значений по даннцм экспериментов с разнонаправленными однонаправленными (11) по глубине ветровыми течениями. 1) размеры лотка (ширина)

Распределение значений по глубине полностью повторяет, как это очевидно, распределение и поэтому не требует каких-либо дополнительных пояснений. Что касается отношения то оно увеличивается с увеличением относительной глубины для однонаправленных и уменьшаются для разнонаправленных по глубине течений (рис. 3.8). Эти зависимости выражены аналитически в виде:

для однонаправленных по глубине течений

для разнонаправленных по глубине течений