3.7. Вертикальное распределение моментов корреляции в ветровых течениях

Моменты корреляции, представляющие собой осредненные произведения пульсационных составляющих скорости течения относятся к числу важнейших характеристик турбулентности течения, поскольку они определяют степень статистической связи между пульсационными значениями продольных и вертикальных составляющих скоростей и одновременно являются показателем переноса количества движения.

По данным упомянутых выше лабораторных исследований ветровых течений получены довольно детальные сведения об этой характеристике.

В разнонаправленном по глубине ветровом течении наибольшие значения произведений приурочены преимущественно к верхнему слою, чаще всего к слою По направлению от этого слоя к поверхности воды значения уменьшаются обычно незначительно, а по направлению к дну — вначале резко, а затем очень плавно или практически не меняются (см. рис. 3.6) [174].

Некоторое уменьшение моментов корреляции у поверхности происходит, по-видимому, в результате незначительного уменьшения вертикальных составляющих частиц, движущихся к поверхности воды, но при заметном увеличении продольных составляющих частиц и мало меняющихся по глубине верхнего слоя вертикальных составляющих частиц, движущихся от поверхности воды в глубь потока.

В однонаправленных по глубине ветровых течениях при действии волн на глубокой воде значения уменьшаются плавно от поверхности воды до дна (рис. 3.7). При значения уменьшаются от поверхности воды горизонта и далее заметно увеличиваются практически вплоть до дна.

Полученные в экспериментах сведения по распределению значений представляются вполне приемлемыми. Они подтверждают очевидный для ветровых течений факт передачи энергии касательных напряжений ветра через поверхность воды и факт увеличения влияния донной шероховатости на ветровое течение при уменьшении отношения

Средние на вертикали значения увеличиваются по данным выполненных экспериментов от 0,13 до по мере уменьшения относительной глубины и увеличения скорости ветра над водной поверхностью.

Значения будучи нормированными на среднюю скорость потока, являются удобными показателями степени турбулизации сравниваемых между собой потоков различного вида. Это обстоятельство подтверждается представленными в табл. 3.2 данными четырех видов течений: однонаправленного и разнонаправленного по глубине ветровых течений, руслового потока с гладким [81] и шероховатым [82] дном. В однонаправленном по глубине ветровом течении осредненные нормированные значения моментов корреляции оказались равными что в 7—12 раз меньше, чем в разнонаправленном по глубине ветровом течении, но весьма близко к значениям этой характеристики для руслового потока с гладким дном и в 3 раза меньше аналогичного показателя для руслового потока с шероховатым дном [177].