Kinetisk energi

Som en del af energibalancen beregnes den kinetiske energi i den betragtede strømningen med de ilagte skærver i bunden. Der er gennemført målinger af hastighed ved hhv. høj og lav hastighed, og beregningerne er gennemført for begge situationer.

Den turbulente kinetiske energi pr. masseenhed er defineret som [Brorsen, 2003]:

hvor	k u v w	er turbulent kinetisk energi [m2/s2] er fluktuationen i x-aksens retning  [m/s] er fluktuationen i z-aksens retning [m/s] er fluktuationen i y-aksens retning [m/s]

Herved findes k som den kinetiske energi, der skyldes fluktuationerne. Der er udført målinger af hastighederne og fluktuationerne i hhv. x- og z-aksens retning. Den tredje komposant i y-aksens retning har ikke været mulig at måle, men fastsættes ved at antage, at størrelsen af fluktuationerne ligger mellem fluktuationerne i hhv. x- og z-aksens retning [Hughes and Brighton].

    
Den samlede kinetiske energi i strømningen findes ved at beregne den kinetiske energi som følge af middelstrømningen, og herefter addere den turbulente kinetiske energi hertil [Brorsen, 2003]:

hvor	ktot Ui	er total turbulent kinetisk energi [m2/s2] er middelhastigheden [m/s]

 
I nedenstående figur ses den turbulente kinetiske energi og den totale kinetiske energi for de to forsøg (måling 1 og måling 2) med hhv. høj og lav hastighed (exelberegning).

Det ses, hvordan den turbulente kinetiske energi er mindst i den øverste del af profilet, mens den er stigende ned mod bunden. Det blev ved beregning af Reynolds' spændingerne vist, at disse er stigende ned mod bunden, dvs. de turbulente forskydningsspændinger er størst tæt ved bunden. Med baggrund i, at produktionen af energi netop sker ved forskydningsspændingernes arbejde [Brorsen, 2003], er det også forventeligt, at den turbulente kinetiske energi er størst tæt ved bunden. Det ses desuden, hvordan den største turbulente kinetiske energi findes ved den største strømningshastighed, hvilket også gør sig gældende ved Reynolds' spændingerne.   

Den totale kinetiske energi er derimod i høj grad domineret af bidraget fra middelstrømningen, hvorfor den totale kinetiske energi har form efter det logaritmiske hastighedsprofil med lave værdier ved bunden og store værdier ved toppen. Også her ses, som følge af større middelhastighed, og dermed større kinetisk energi, de største værdier ved høj strømningshastighed.