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].