1、1第四节第四节 波浪和水流共同作用的底摩擦力波浪和水流共同作用的底摩擦力一、纯流作用下的床面摩阻力一、纯流作用下的床面摩阻力 281ccfu达西摩阻系数达西摩阻系数ghJc2cDcuC221fuc仅在波浪的情况下仅在波浪的情况下2一、传统公式一、传统公式 ghJc水流作用的底摩擦力水流作用的底摩擦力2cDcuC2CgCDhC12log18312hgnCD212log18hCD20ln14 . 0hzCD120z谢才系数，谢才系数，1755曼宁系数，曼宁系数，1890White Colebrook系数系数Soulsby,19973二、达西公式二、达西公式 281ccfu31113. 0 hfc4
2、00210h12. 2log03. 21hf达西摩阻系数达西摩阻系数ghJc完全粗糙湍流完全粗糙湍流水流作用的底摩擦力水流作用的底摩擦力4波浪作用的最大底摩擦力波浪作用的最大底摩擦力221fumwbwufu2max*5层流与紊流边界层下的波浪摩阻系数层流与紊流边界层下的波浪摩阻系数 57. 1smdasmwwdafflg28. 041lg4157. 1smda30. 0wf57. 1smda57. 1smda977. 5213. 5exp194. 0mwaf30. 0wf3 . 65 . 5exp2 . 0mwafSwart(1974):Nielsen(1992):Jonssen(1966):
3、Re2wfmmauRe层流情况层流情况6波浪水流共同作用下的底摩擦力波浪水流共同作用下的底摩擦力 浪流合速度浪流合速度ccccwacwuutuusin,coscoscwcwcwbuuf21浪流共同作用的底摩擦力浪流共同作用的底摩擦力cmaccwmacwuufufufJonsson7波浪水流共同作用下的底摩擦力波浪水流共同作用下的底摩擦力 一、弱水流情况一、弱水流情况 wcwcfffwacwu tuututuututuutuuutuuwaccwawaccwaccwawacccwacwcoscos1coscoscos21coscoscos2cossincoscos2122122cwaccwacwa
4、ccccwawaccwacwcwuuuuttuuututuutuuusin,cos2coscossin,coscoscoscos1cos212wacuucwcwcwbuuf21bybxb,8波浪水流共同作用下的底摩擦力波浪水流共同作用下的底摩擦力 一、弱水流情况一、弱水流情况 cwaccwacwaccccwawaccwacwcwuuuuttuuututuutuuusin,cos2coscossin,coscoscoscos1cos2cwcwcwbuuf21bybxb,cwacwawbxuuttufcos2coscos212cwacwawbyuutufsincos212弱水流时剪切应力弱水流时剪
5、切应力9波浪水流共同作用下的底摩擦力时均值波浪水流共同作用下的底摩擦力时均值 一、弱水流情况一、弱水流情况 bybxb,cwacwawbxuuttufcos2coscos212cwacwawbyuutufsincos2120coscostt2costccwacwbuufsin,cos212tancos2sintancccc弱水流时时均剪切应力弱水流时时均剪切应力10水流对波浪底摩擦力的影响水流对波浪底摩擦力的影响 2222222maxcos2121cos221sincos21waccwacwawcccwawawcccwawbuuuuufuuuufuuuf11波浪水流共同作用下的底摩擦力最大值波
6、浪水流共同作用下的底摩擦力最大值 222*cccuCgu tuftutwawww222*cos2 tutuuutuwcwccwc2*2*2*cos2 tuftuwawwcos21*12波浪水流共同作用下的底摩擦力最大值波浪水流共同作用下的底摩擦力最大值 tutuuutuwcwccwc2*2*2*cos2 tuftuwawwcos21*wmcwc2122wawwmuf tutuuutuwcwccwc2*2*2*cos2时间平均时间平均13ccmcwcxvubahcmcwcyvufdwcwc21波流共存，波浪水流不同强度组合波流共存，波浪水流不同强度组合（贝克尔（Bijker）模型） 沿水流方向垂
7、直于水流方向浪流共同作用下的应力浪流共同作用下的应力14例题4-2(部分参考3-1)问题：问题：波浪摩阻系数、水流摩阻系数和水底时间平均剪切应力波浪摩阻系数、水流摩阻系数和水底时间平均剪切应力 条件：条件：已知波高已知波高1m，周期，周期6s，水深，水深4m，海底沙纹高度，海底沙纹高度0.0084m，水流速度为，水流速度为1m/s 求解：求解：977. 5123. 5exp194. 0mwaf31113. 0 hfcwcwc211 .2380336. 082h635. 0mam0336. 0415例题4-2问题：问题：波浪摩阻系数、水流摩阻系数和水底时间平均剪切应力波浪摩阻系数、水流摩阻系数和
8、水底时间平均剪切应力 条件：条件：已知波高已知波高1m，周期，周期6s，水深，水深4m，海底沙纹高度，海底沙纹高度0.0084m，水流速度为，水流速度为1m/s 求解：求解：31113. 0 hfcm0336. 04水底粗糙度水底粗糙度023. 040336. 0113. 0113. 03131 hfc16例题4-2问题：问题：波浪摩阻系数、水流摩阻系数和水底时间平均剪切应力波浪摩阻系数、水流摩阻系数和水底时间平均剪切应力 条件：条件：已知波高已知波高1m，周期，周期6s，水深，水深4m，海底沙纹高度，海底沙纹高度0.0084m，水流速度为，水流速度为1m/s 求解：求解：977. 5123.
9、 5exp194. 0mwafm0336. 04水底粗糙度水底粗糙度048. 0977. 5123. 5exp194. 0mwaf57.10336.0635.0mamkhHam635. 0723. 0sinh121sinh1217例题4-222/88.10665. 0048. 0102521mN问题：问题：波浪摩阻系数、水流摩阻系数和水底时间平均剪切应力波浪摩阻系数、水流摩阻系数和水底时间平均剪切应力 条件：条件：已知波高已知波高1m，周期，周期6s，水深，水深4m，海底沙纹高度，海底沙纹高度0.0084m，水流速度为，水流速度为1m/s 求解：求解：wcwc21221mwwuf281cccuf22/95. 21023. 0102581mN023. 040336. 0113. 0113. 03131 hfc048. 0wfsmaTumm/665. 0635. 0614. 3222/39. 888.105 . 095. 2mN
