Bundforskydningsspænding ved Reynolds' spændinger

En måde at bestemme bundforskydningsspændingen er vha. Reynolds' spændinger, da der ved en konstant vanddybde kan antages en lineær sammenhæng mellem forskydningsspændingen og dybden. Reynolds' spændingerne, også benævnt de turbulente forskydningsspændinger, tturb, kan bestemmes af middelværdien af fluktationer i den turbulente strømning.

hvor r

ux
uz

er densiteten
er flukturationerne i x-retningen
er flukturationerne i z-retningen

 

Middelværdien af fluktationerne i x- og z-retningen er bestemt ved: [MB notat, 1978]

 
 
 
 

 

 

hvor

 
 
   

Figur 17  Måling af hastigheder i tre stillinger til bestem-melse af Reynolds' spændingerne.

   


Middelværdien af fluktationerne er bestemt på baggrund spredningen på måling af hastighed. Hastighederne er målt 14 cm inde i renden i et profil med et interval mellem hver måling på 1 cm. Der er foretaget to målinger; en ved lav og en ved høj strømhastighed.

Reynolds' spændingerne er bestemt for hvert målepunkt i de to målinger. I nedenstående figur ses de beregnede Reynolds' spændinger ved måling 1 og 2 ved hhv. lav og høj strømhastighed. 

Figur 18 Beregnet forskydningsspændinger som funktion af vanddybden.


Der er indlagt en ret linje til de to målinger, som er forlænget til en vanddybde på nul cm, hvoraf bundforskydningsspændingen er fundet (Excelberegning).

Tabel 5 Bundforskydningsspænding fundet ved beregning af Reynolds' spændinger.
    Enhed Værdi
Bundforskydningsspænding måling 1 t1 N/m2 0,14
Bundforskydningsspænding måling 2 t2 N/m2 0,22
Korrelationskoefficienten måling 1 R2 - 0,64
Korrelationskoefficienten måling 2 R1 - 0,84

 

Der ses en højere bundforskydningsspænding ved højere vandføring, hvilket skyldes, at der ved etablering af større vandføring i renden sker en forøgelse af vanddybden. Bundforskydningsspændingen er proportional med vanddybden, hvilket ses ved opstilling af en kraftbalance for et væskelegeme, i dette tilfælde i form af hydraulisk radius. Ved forøget hastighed og dermed vanddybde, er det således forventeligt at se en større bundforskydningsspænding.