Источники, приводящие к пульсациям скорости ветрового течения, действуют преимущественно через водную поверхность или возникают в верхних слоях. В связи с этим естественна ожидать приуроченности наибольших пульсаций скорости также к верхним слоям. Это обстоятельство действительно имеет место и подтверждается данными всех лабораторных экспериментов и некоторыми данными натурных измерений.[ ...]
Измерения, выполненные в натурных условиях, показывают, что при неравномерном ветре пульсации скорости ветрового течения всегда отмечаются в верхнем слое и имеют тем больший размах, чем в более широких пределах изменяется скорость ветра [172, 176]. Верхний слой воды, как правило, весьма чувствителен к изменениям скорости ветра. Выявить же реакцию глубинных слоев натурных потоков на действие короткопериодных изменений скорости ветра довольно затруднительно по техническим причинам.[ ...]
На лабораторных установках по данным киносъемок твердых частиц нейтральной плавучести пульсации скорости достаточно надежно выявляются не только в верхнем слое, но и по всей толще ветрового течения. Такие данные показывают, что размах пульсаций продольных составляющих скорости ветрового течения мало изменяется во времени в отличие от натурных условий, но заметно уменьшается по направлению от поверхности воды ко дну. Во всех экспериментах с разнонаправленным (см. рис. 3.4 и 3.6) и однонаправленным (см. рис. 3.7) течением размах колебаний продольных составляющих скорости в центральной части потока в 1,5—3,0 раза меньше, а в придонном слое в 2,0—4,0 раза меньше, чем в верхнем слое.[ ...]
Н/кх 0,5 пульсации продольных составляющих скорости в придонном и верхнем слоях оказываются примерно одинаковыми и в некоторых экспериментах в 1,3—2,0 раза превышают пульсации в центральных слоях потока.[ ...]
Периодичность пульсаций скорости по данным экспериментов ГГИ детально не выяснялась. Однако даже на основании ограниченного рассмотрения этого вопроса видно, что пульсации имеют преимущественно случайный характер, период пульсаций изменяется в широком диапазоне, а их средние значения увеличиваются с увеличением глубины потока. По материалам исследований в 8-метровом лотке при глубине 10 см наиболее часто обнаруживались колебания скорости с периодом 3—6 с, а по материалам исследований в 40-метровом лотке при глубине 50 см — колебания с периодом 5—30 с.[ ...]
В одном из экспериментов со слабым ветром и однонаправленным по глубине течением обнаружено наложение пульсаций с периодом 5—10 с на пульсации с периодом 50—80 с.[ ...]
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 (ств) и вертикальных (сти) составляющих скорости вычислены, как отмечено выше, по данным всех экспериментов для каждого из слоев, на которые разбивался поток по глубине.[ ...]
По вертикали значения ств изменялись следующим образом, В разнонаправленном ветровом течении по большинству экспериментов обнаруживалось резкое уменьшение ав от поверхности воды до горизонта (0,2... 0,3)// и плавное уменьшение по мере заглубления под уровень, вплоть до дна (рис. 3.6). В некоторых экспериментах получено плавное убывание аи 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 аь, 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 аь по вертикали с изменением отношения Н/к. При Н/к 1,0 значения сти уменьшались от поверхности воды, где они были наибольшими, до горизонта (0,2. . . 0,4)Я, а затем уменьшались очень плавно или практически не менялись вплоть до дна (см. рис. 3.7). Значения а г при Н/к-е 1,0 плавно уменьшались от поверхности до горизонта (0,5. . . 0,8)Я, а затем плавно увеличивались по направлению ко дну, так, что у поверхности и у дна они оказывались близкими и даже равными. Дальнейшее уменьшение Н/к до 0,4—0,6 приводило к выравниванию распределения ст по вертикали.[ ...]
Средние квадратические отклонения вертикальных составляющих скорости о„ обычно несколько меньше ств и различаются по распределению на вертикали.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Зависимости средних значений аи/иСр = |
 |