اضطراب فوق أمواج الرياح الشابة التي تهيمن عليها الشعيرات والميكرو-كاسرات

قمنا بإجراء تجارب في مختبر لدراسة تدفق مضطرب فوق أمواج المياه الناتجة عن الرياح. تم إجراء التجارب في قناة رياح - أمواج - تيارات بسرعات رياح ثلاث مجانية U ref = 6.0 و 8.0 و 10.0 م/ث، والتي تقابل سرعة الرياح المكافئة 10 م U 10 = 10.2 و 12.2 و 14.1 م/ث، وارتفاع الموج الجذري المتوسط 0.7 و 1.1 و 1.7 سم على التوالي، عند مدى 6.2 م. تم الحصول على حقول السرعة الفورية فوق الأمواج باستخدام تقنية تصوير كمية الجسيمات (PIV). تم تحليل حقول السرعة إلى مكونات السرعة المتوسطة والمحدثة بالموجات والمضطربة. تم استنزاف الأمواج الريحية المختبرة في الأساس بواسطة الشعيرات والأمواج المكسورة على المقياس الميكروي. ووجد أن رقم بوند ورقم رينولدز المستند إلى سرعة القص كانت تتناسب بشكل جيد مع أنظمة أمواج الرياح. تم تحديد معدلات الاستهلاك المضطرب فوق سطح الماء بناءً على التدرج المكاني المحلول للسرعات الفورية، حيث تم معايرة قيم معدلات الاستهلاك المتوسطة الزمن باستخدام تلك المقدرة من الطيف السرعي أحادي الأبعاد في الفضاء الزمني. بعد ذلك، تم تقديم ميزانية الطاقة الحركية المضطربة (TKE) بما في ذلك إنتاجها واستهلاكها والتدفق والنقل المضطرب. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تحليل المتوسط الشرطي لميزانيات TKE على الجوانب المنفوشة والرياحية وجميع المراحل. أظهرت النتائج اعتمادًا قويًا على مرحلة الموجة في مصطلحات ميزانية TKE باستثناء الاستهلاك. زادت نسبة الإنتاج إلى الاستهلاك بشكل كبير مع زيادة سرعة الرياح، ويرجع ذلك على الأرجح إلى زيادة الخشونة فوق التغطية الكبيرة للأمواج المكسورة الدقيقة.