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标题: 3EWATER之风阻系数 [打印本页]

作者: 三易思创 时间: 2017-10-31 16:27
标题: 3EWATER之风阻系数
1.风对水流的剪切应力

风的大小会影响河流表层水体的流速，在3EWATER中，通过计算风的对于水体表面的剪切应力来模拟风对水流的影响。

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2.风阻系数函数

在用3EWATER模拟风对水流的影响时，除了设置风速大小，用户还需要设置对应的风阻系数。在GISFLOW中，点击“物理参数”，可以在下图所示的窗口中设置风阻系数：

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图1设置风阻系数

风阻系数反映了随着风速的增加，水表面的阻力的增加。它线性地取决于风速，在3EWATER中，用户可以通过定义两个断点的风速值和风阻系数值，来决定风阻系数随风速变化的分段线性函数。

如图2所示：第一个断点，点A，决定了从0风速到第一个定义风速的常数风阻系数值。第二个间断点，点B，决定了从第二个定义风速值到更高值的常数风阻系数。在两个断点之间，应用了线性插值。因此，用户可以定义一个常数风阻系数，一个线性增加的风阻系数或者一个分段线性风速函数。

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图2风速与风阻系数的关系

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3.案例说明

以陕西渭河为例说明风对于水流的影响。模型参数如表2：

表格2案例参数设置

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模拟区域网格，监测点位置，水流方向和风向如下图所示：

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图3网格、监测点位置和水流方向示意图

最终结果如图4所示：

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图4监测点处流速变化曲线

图4展示了四个案例在同一监测点处的流速的变化曲线。

通过对比案例0、1和2可以看到，风阻系数函数相同的情况下，计算稳定后，案例2的流速最大。这是因为这个案例中，风速最大，因此风阻系数也最大，计算出的风的剪切应力也最大，因为风向与水流方向相同，因此风的剪切应力作用于水的表层，导致水流流速增大。

通过对比案例0、1和3可以看到，风阻系数函数相同的情况下，计算稳定后，案例3的流速小于案例0的流速，小于案例1的流速。这是因为案例1中风向与水流流向相同，风对水流产生推动作用，导致水流流速增大，而案例3中风向与水流方向相反，风对水流产生阻碍作用，导致水流流速减小。

同时需要注意的是，风阻系数函数相同的情况下，水流的流速并不与风速呈线性关系。

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