Гидравлический прыжок. Физическая причина и понятие

4.4 Гидравлический прыжок (ГП).

Физическая причина и понятие.

ГП – это переход потока из бурного состояния в спокойное. Любой удельной энергии сечения соответствуют две глубины при бурном состоянии и спокойном состоянии.

Условие возникновения ГП: ГП произойдет, если будет создана глубина, соответствующая спокойному состоянию потока.

Классификация ГП:

• совершенный гидравлический прыжок
• подпертый ГП
• прыжок-волна

 - взаимные сопряженные глубины, измеряются в сечениях, где эпюра скорости имеет обычный вид.

 - расстояние между вертикальными сечениями, где измеряются  - длина прыжка.

Определение взаимных глубин .

Приближенно без учета потерь Э из условия Э₁Э₂ или по кривой Бахметьева, которую можно построить по точкам.

С учетом потерь, обусловленных деформацией среды можно определить взаимные глубины при помощи прыжковой функции.

Схема прыжка.

Объем 1 2 переместится в положения 1’ , 2’ за время . Учет общей части объема излишен.

масса жидкости, протекающей за время (масса заштрихованного объема).

,

следовательно есть функция, которая до и после прыжка одинакова, обозначим ее  - используем эту функцию для определения глубин до и после прыжка. Подбором можно определить  или  для любого поперечного сечения.

Исследуем эту функцию для определения глубин  для прямоугольного сечения.

При если , то

Экстремальное значение функции  совпадает с экстремальным значением кривой Бахметьева (Э)

Учитываются потери, связанные с изменением скорости, т.е. формы струи.

Аналитическое определение взаимных или сопряженных глубин для прямоугольного сечения.

В результате его решения получаем:

Длина прыжка – это расстояние между вертикальными сечениями и эпюры скоростями имеют обычный вид.

• Для совершенного прыжка
• Подпертый прыжок