潮汐流速及其类型分类与设备开发现状

潮汐流可以分为两个基本类型：往复流和旋转流。往复流通常也被称作是落差流，往复流一般受地形特征的严格限制，在两个水体之间做往复运动。彭特兰弗斯就是一个典型的例子，那里的流向一般是东南偏东方向或西北偏西方向。旋转流通常出现在更广阔的领域，如北海和海峡群岛。旋转流主要反映了无潮点的本质，在海上区域通常为圆球形或者巨大的对称椭圆球形，在近岸区域椭圆球变小，靠岸越近，椭圆球越不对称。

目前，潮汐能设备的开发主要集中在往复模式，往复流也出现在海洋湖泊、峡湾和海湾的入口处，一般受宽度和深度的限制。这些水道与潮汐的波长相比很短，是海水摩擦力和压头力平衡时的稳态流动。一个长度为L、宽度为W的水道底部所受的摩擦力或阻力大小由下式给出：

Drag=C_DLWρU²（2）

式中，C_D是无量纲阻力系数，在海底1m以上处其典型值是0.002^[5]；ρ是海水密度；U是自由流速度。由宽度为W、深度为z的水道的压头所产生的压力为

F_P=ρghWz（3）(www.xing528.com)

式中，h代表了整个渠道的高度差异。将式（2）和式（3）的右式相等，求得U为

如果h由水道每端的潮汐高度来计算得到，那么当时间长到足够形成水流后，也能计算得到U。但是这是一个非常简单的分析，实际建模则需要更详细、大量的计算^[6]。

沿海潮汐流显示在海底存在巨大的摩擦损失，因此产生了一个垂直的速度变化图，可以用1/7次幂规则插值逼近进行简单建模。

海底和潮汐流的相互作用产生了边界层，在边界层中能量以摩擦力的形式损耗掉^[7]。地球，每恒星日旋转一周，它力图将由月球引力引起的潮汐膨胀拉回到地球，而月球的引力影响又试图使它们保持在原来的位置。水和海底的相互作用产生了尺寸逐渐减小的湍流涡旋，最终以少量热量的形式消散掉。地球的角动量因为水和海底之间的潮汐摩擦而减小，特别是在较浅的海域。这种阻滞作用使得一天的长度每4.1万年就增加1s。因此，人们认为，即使安装成千上万台潮汐能源设备来捕获目前大部分都以热量形式散失在海底的能量，也不会对地球的自转产生任何可以测量的影响。