Sürtünme hızı

Makaslama hızı (ya da sürtünme hızı) olan bir formülasyondur kesilme baskısı birimi cinsinden ifade edilir hızı . Yöntem olarak, akışkanlar mekaniğinde , bir akışkanın akış hızı gibi gerçek hızları, bir akıştaki farklı katmanların göreceli hızıyla karşılaştırmak yararlıdır .

Sürtünme hızı, hareketli bir sıvıdaki kaymayla ilgili hız alanlarını tanımlamak için kullanılır. Açıklamak için kullanılır:

• Akışlar sırasında partiküllerin, izleyicilerin ve kirletici maddelerin difüzyonu ve dağılımı
• Sınıra yakın hız profili
• Çökeltinin bir kanalda taşınması.

Sürtünme hızı ayrıca bir akıştaki kayma ve dağılma oranını değerlendirmeye yardımcı olur. Sürtünme hızı, tortunun dağılma ve birikme oranlarını değerlendirmek için kullanılır. Tipik olarak, sürtünme hızı akış hızının 1 / 10'udur.

sen⋆=τρ{\ displaystyle u _ {\ star} = {\ sqrt {\ frac {\ tau} {\ rho}}}}

burada kesilme baskısı akışında herhangi bir noktada ve bir yoğunluk sıvısı. τ{\ displaystyle \ tau}ρ{\ displaystyle \ rho}

Tortu taşınması

Tipik olarak, tortu taşınması için, sürtünme hızı bir kanalın tabanı seviyesinde değerlendirilir.

sen⋆=τbρ{\ displaystyle u _ {\ star} = {\ sqrt {\ frac {\ tau _ {b}} {\ rho}}}}

sınırda kayma gerilmesi nerede . τb{\ displaystyle \ tau _ {b}}

Kesme hızı ayrıca yerel hızın ve kesme gerilimi alanlarının bir fonksiyonu olarak tanımlanabilir.

Meteoroloji

Türbülanslı bir ortamda, kayma gerilimi vektörünü şu şekilde tanımlarız :

τx=-ρ⋅sen′w′¯{\ displaystyle \ tau _ {x} = - \ rho \ cdot {\ overline {u'w '}}}

τy=-ρ⋅v′w′¯{\ displaystyle \ tau _ {y} = - \ rho \ cdot {\ overline {v'w '}}}

burada ρ sıvı ve yoğunluğudur , ve 3 eksen boyunca ortalama göre hız sapmaları olan x, y, z . sen′=sen-sen¯{\ displaystyle u '= u - {\ overline {u}}}v′=v-v¯{\ displaystyle v '= v - {\ overline {v}}}w′=w-w¯{\ displaystyle w '= w - {\ overline {w}}}

Sürtünme hızı daha sonra hızların kovaryans tensöründen aşağıdaki gibi tanımlanır:

sen∗=|τ→|/ρ=τx2+τy2/ρ=sen′w′¯2+v′w′¯2{\ displaystyle u _ {*} = {\ sqrt {| {\ vec {\ tau}} | / \ rho}} = {\ sqrt {{\ sqrt {\ tau _ {x} ^ {2} + \ tau _ {y} ^ {2}}} / \ rho}} = {\ sqrt {\ sqrt {{\ overline {u'w '}} ^ {2} + {\ overline {v'w'}} ^ { 2}}}}}

Bir dayanarak logaritmik rüzgar profili ve Ludwig Prandtl en hipotezi , ortalama rüzgar paralel olduğu varsayılmıştır x ekseni ve dolayısıyla bu ve benzeri . Bu nedenle, v¯=0{\ displaystyle {\ overline {v}} = 0}τy=0{\ displaystyle \ tau _ {y} = 0}

sen∗2=-sen′w′¯{\ displaystyle u _ {*} ^ {2} = - {\ overline {u'w '}}}

Aerodinamik sürükleme ile benzerliği kullanarak şunu da yazabiliriz:

τ=ρVSdsen¯2{\ displaystyle \ tau = \ rho C_ {d} {\ overline {u}} ^ {2}}

sürükleme katsayısı nerede . Bir göl üzerinde sürükleme katsayısı 0,0012 iken bitki örtüsünün üzerinde, sürükleme katsayısı 0,1 ile 0,2 aralığındadır. VSd{\ displaystyle C_ {d}}

Sürtünme katsayısını bilirsek, sürtünme hızını şu şekilde çıkarabiliriz:

sen∗=VSdsen¯{\ displaystyle u _ {*} = {\ sqrt {C_ {d}}} {\ overline {u}}}

Referanslar

1. (in) Roland Stull, Sınır Katmanı Meteorolojisine Giriş , Kluwer Academic Publishers,1988, 670  s. ( ISBN  9027727694 ) , s.  67
2. (içinde) Dennis Baldocchi, "  Play 17, Wind and Turbulence, Part 2, Surface Boundary Layer: Theory and Principles  " (erişim tarihi 13 Haziran 2016 ) , s.  12

Kaynakça

Whipple, K. X (2004), III: Virajlarda Akış: Menderes Evrimi, 12.163 Ders Notları, MIT. http://ocw.mit.edu/courses/earth-atmospheric-and-planetary-sciences/12-163-surface-processes-and-landscape-evolution-fall-2004/lecture-notes/3_flow_around_bends.pdf