3.8. Энергетические характеристики ветровых течений по данным экспериментов

Все рассмотренные выше кинематические характеристики ветровых течений, полученные по данным экспериментов, убедительно свидетельствуют о существенном различии однонаправленных и разнонаправленных по глубине течений, а также о заметном влиянии степени глубоководности ветровых волн на изменение распределения по вертикали и абсолютные значения этих характеристик. Еще более показательны в этом отношении энергетические характеристики течений, вычислявшиеся по выражениям (3.1), (3.12) и (3.13).

Средняя на вертикали удельная кинетическая энергия осредненного движения в однонаправленных ветровых течениях, по данным экспериментов, изменялась от 1,13 до энергия пульсационных движений от 0,30 до При этом средняя на вертикали удельная энергия пульсационных движений составляла 3—16%, а Егср 5—27% удельной кинетической энергии осредненного течения Максимальная на вертикали удельная энергия пульсационных движений составляла 5—52%, а энергия пульсационных движений гманс 11—100% удельной энергии осредненного течения (табл. 3.3).

Поскольку энергия пульсационных движений в однонаправленном ветровом течении преимущественно меньше энергии осредненного течения, то это обстоятельство можно рассматривать как подтверждение правомерности выдвинутого ранее А. Н. Колмогоровым [88] положения о передаче энергии осредненного течения пульсационному движению по каскаду вихрей: от крупномасштабных через среднемасштабные к мелкомасштабным.

Наибольшая удельная кинетическая энергия пульсационных движений в однонаправленном ветровом течении также приурочена к верхнему слою, где она превышает средние на вертикали значения в раза (см. рис. 3.7). Удельная кинетическая

(см. скан)

энергия осредненного движения в верхнем слое превышает среднюю на вертикали энергию пульсационных движений в 1,2- 1,5 раза при и в 4—8 раз при Эти сведения об энергетических характеристиках однонаправленных ветровых течений можно рассматривать как свидетельство возможности турбулизации потока за счет не только осредненного движения, но и касательных напряжений ветра на водную поверхность, и изменчивости элементов ветровых волн.

Таблица 3.3 (см. скан) Удельная кинетическая энергия ветровых течений по данным экспериментов,

В разнонаправленном по глубине ветровом течении удельная кинетическая энергия осредненного течения меньше, а доля энергии пульсационных движений больше, чем в однонаправленном течении при прочих равных условиях (скорость ветра, элементы волн, глубина). Так, по данным экспериментов, в разнонаправленных по глубине течениях средняя на вертикали удельная энергия изменялась от 0,08 до энергия от 0,21 до а энергия от 0,37 до (табл. 3.3). Средняя на вертикали энергия составляла а энергия энергии осредненного течения. Максимальная на вертикали энергия достигала удельной энергии осредненного течения, что в 10—20 раз больше

доли пульсационной энергии в однонаправленных ветровых течениях.

Энергетические характеристики разнонаправленных течений существенно меняются по вертикали. По данным экспериментов в условиях волн на глубокой воде получено резкое уменьшение значений по направлению от поверхности воды до горизонта и сравнительно плавное уменьшение или незначительные изменения в глубинных и придонных слоях (см. рис. 3.6а). При энергетические характеристики пульсационных движений увеличиваются по направлению от поверхности до горизонта затем уменьшаются вначале очень резко, а далее плавно вплоть до дна (см. рис. 3.6 6).

На основании этих данных можно заключить, что разнонаправленному ветровому течению еще в большей степени, чем однонаправленному, свойственна передача некоторого количества энергии пульсационного движения через поверхность воды. Однако и в разнонаправленном течении остается существенным вклад энергии осредненного движения в энергию пульсационных движений. Доля энергии пульсационных движений увеличивается в этих условиях по сравнению с однонаправленными течениями в результате взаимодействия осредненных потоков противоположного направления, т. е. дрейфового и компенсационного течений.