水流速垂向分布学习教案

1、会计学1水流速水流速(li s)垂向分布垂向分布第一页，共18页。2对数对数(du sh)分布分布0*ln1zzuu5/*u70/*u5/70*u*0927exp130uuzD5 . 2470/*u对数分布对数分布(fnb)：水底几厘米以上到：水底几厘米以上到20%30%， 再以上的水深呢？再以上的水深呢？Christoffersen and Jonsson,1995第2页/共18页第二页，共18页。3 15 . 0,07. 15 . 00,32. 071hzUhzhzUzu1/7指数指数(zhsh)律分布（律分布（Soulsby,1990）潮流速度潮流速度(sd)沿水深分布沿水深分布第3页/

2、共18页第三页，共18页。4xJxgzxgzhz10静压梯度静压梯度粘性粘性(zhn xn)剪切力剪切力积分积分(jfn)水底为水底为水表剪切力为水表剪切力为00第4页/共18页第四页，共18页。5Boussinesq假定假定(jidng)zuezuxwuuxwuxwuxwuuxwu wuzuwuwuzue流量流量(liling)时间平均时间平均紊流附加应力紊流附加应力剪切应力合力剪切应力合力涡粘系数涡粘系数第5页/共18页第五页，共18页。6剪切应力剪切应力zuezuzuwuwuzuel当下层速度小、上层速度大，脉动速度导致作用在下层上的剪切应力与水平速度方向(fngxing)相同、上层上的

3、剪切应力与水平速度方向(fngxing)相反l当下层速度大、上层速度小，脉动速度导致作用在下层上的剪切应力与水平速度方向(fngxing)相反，上层上的剪切应力与水平速度方向(fngxing)相同l脉动速度引起的上下层流动存在动量交换所导致，称为侧混作用涡粘系数涡粘系数(xsh)第6页/共18页第六页，共18页。zuwuwuzuereu*rz02*0urzuu*85. 0uzur5 . 813 . 05 . 81rzuu5 . 8*zuuu*6 .11ur底层底层(d cn)底层底层(d cn)剪切应力近似常数剪切应力近似常数r试验关系试验关系完全水力粗糙流完全水力粗糙流水力光滑（层流）水力光

4、滑（层流）zu第7页/共18页第七页，共18页。lrzhl5 . 02 . 0zue*22minmax0038. 0cclfUfUzue0hz10zuuu*ln1*6 .11ur6 .11*rruuuzuuu*zu5 . 56 .11ln16 .119ln5 . 5水力光滑水力光滑(gung hu)（层流）（层流）水力光滑水力光滑(gung hu)（层流）（层流）0*ln1zzuu对数分布（光滑）对数分布（光滑）第8页/共18页第八页，共18页。lrzhl5 . 02 . 0zue*22minmax0038. 0cclfUfUzue0hz10zuuu*ln1rrruuuu*ln15 . 8ln

5、130ln5 . 8完全完全(wnqun)水力粗糙流水力粗糙流*85. 0uzur0*ln1zzuu对数分布对数分布(fnb)（完全粗糙）（完全粗糙）第9页/共18页第九页，共18页。hl5 . 02 . 022minmax0038. 0cclfUfUhzlleu* hzhzUzul,32. 0710*71ln32. 0zuhUll 710*lnllzzuzu1/7指数指数(zhsh)律分布（律分布（Soulsby,1990）第10页/共18页第十页，共18页。azzuuln1*考虑波浪的速度考虑波浪的速度(sd)零点高度零点高度第11页/共18页第十一页，共18页。azzuuln1* AuA

6、Fzza*0,*044. 0uAFzzaAuAzza*019. 01Nielsen,1992Sleath,1991300z第12页/共18页第十二页，共18页。azzuuln1*rzz ruFzzuurrlnln0*摩阻流速摩阻流速(li s)迭代求解公式迭代求解公式第13页/共18页第十三页，共18页。mru2hz10hzzue1*第14页/共18页第十四页，共18页。已知波浪幅值和周期分别为已知波浪幅值和周期分别为A=0.5m，T=6s，距水底，距水底1m处水流速度处水流速度(sd)u=0.45m/s，粗糙度，粗糙度 0.0336m，求摩阻流速，求摩阻流速，F，Za和和ezar*ln262

7、. 818. 06/2*5 . 0*44. 0ln300336. 01ln45. 0*4 . 0uuum/s0364. 0*u33. 644. 0*uAF007. 0300FFzzam019. 0ezar*2878. 01ln794. 618. 00336. 05 . 08/2*5 . 0*19. 01ln300336. 01ln45. 0*4 . 0uuum/s0386. 0*uSleath,1991Nielsen,1992第15页/共18页第十五页，共18页。16Separate the fluctuation velocity into wave-related and current-

8、related parts: Reynolds stressReynolds stressReynolds stressWave EffectsWave EffectsWave-induced stressWave-induced stressii wi cuuuijiwjwi wjci cjwicjcu uu uuuu uu u sSSuUuziii z,Separate the velocity field into averaged and fluctuation components第16页/共18页第十六页，共18页。17Governing equationsvertical eddy viscosity coefficient Current-inducedWave-inducedyxxxTyx