中文名 | 环形水跃 | 外文名 | hydraulic jump |
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关键词 | 未能得到解答 | 初步计算资料 | 流体力学 |
在水跃的内部区域(靠近水流处),重力波扩散的速度小于流体扩散的速度,因此被水流带着向前传播;而在外部区域,水的高度增加,流速减缓,重力波扩散的速度大于流体的速度。受到外部扰动或反射,例如水流遇到水槽边沿的时候,重力波的影响变得可以忽略不计。因此,水跃被视为这样一个区域:从边缘地带(水槽边或水膜的终点)释放的重力波,即抬高流体的力量,再也无法回到峰值,因为重力波“遇到”了一股流速过高的流体,无法继续传播下去。
16世纪,达·芬奇第一次进行描述。1846年,贝朗日发表了计算巨浪的形成的方程。1914年,瑞利男爵将贝朗日的方程与环形水跃结合起来。1933年,日本科学家家古一郎对液体粘稠的边界层进行了建模。1993年,出身于诺贝尔奖世家的丹麦人托马斯·玻尔对水跃外部进行了建模。2100433B
水流抵达水槽底部并扩散开来,在碰撞点周围形成一道薄薄的水膜。随后由于这种径向扩散,加上水与水槽表面之间的摩擦,水膜的扩散越来越慢。但出人意料的是,一种剧烈的转变发生了:当水膜很薄而且速度很大的时候,它的厚度将骤然增加500倍,速度也下降至1/500。水流的这种状态转变体现为一道“水墙”,即由液体构成的环形。这就是环形水跃现象。
在矩形扩散渠槽水跃的水面按线性变化和侧墙反力按梯形计算假设的基础上,根据动量原理,推导了矩形扩散渠槽的水跃方程.通过级数展开处理,获得了矩形扩散渠槽的水跃方程的近似解.近似解的计算结果和实验值一致.将近似解应用于矩形明渠水跃水力计算,在稳定水跃范围内,近似解与经典的矩形明渠水跃的理论解析解的最大相对误差为6.67%.说明矩形扩散渠槽的水跃方程的近似解可以应用到工程计算.
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水跃的消能效率用水跃消能系数 Kj表示, Es1是跃前断面比能 。
对平底矩形明渠
简记为
从
水跃的分类
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
的水面波动,需设辅助消能工。2100433B
水跃前后两断面的距离称为水跃长度Lj。它是泄水建筑物消能设计的重要依据之一,其值多由经验公式估算。例如:
式中Fr1为跃前断面的弗劳德数(表示惯性力与重力量级比值)。 随着跃前断面水流湍急程度(用 Fr1表示)的不同,水跃有不同的形态。其中波状水跃无水面旋滚;摆动水跃有射流自底部间歇地向上窜升,旋滚较不稳定,跃后水面波动较大。就消能效果而言,Fr1越大效果越好。
水跃研究的内容还有水跃纵剖面形状、水跃位置的确定和控制、水跃能量损失等。工程中还常遇到非平底或非棱柱形渠道中的水跃,已有很多研究成果。
水跃始端和终端两个断面的水深分别称为跃前水深
式中
跃前、跃后水深虽不相等 (