ГІДРАВЛІЧНИЙ СТРИБОК

Гідравлічний стрибок - стрибкоподібне зростання глибини потоку води при переході з бурхливого стану, коли розглянута глибина h x менше критичної глибини Л кр , в спокійне, коли інша розглянута глибина І 2 більше критичної І кр . Цей процес супроводжується інтенсивними макро- турбулентними пульсаціями тиску і швидкостей. Глибини h x і h 2 , розташовані відповідно до і після стрибка, називаючи-

Гідравлічний стрибок

Мал. 10.6. Гідравлічний стрибок:

а - схематичне зображення стрибка; б - графіки стрибкової функції П (Л) і питомої енергії перерізу потоку Е (Л): Л, - глибина потоку перед стрибком; Л 2 - глибина потоку після стрибка; І ^ - критична глибина; 1 " - довжина стрибка; К-К - горизонтальне перетин, що проходить через центр стрибка ються сполученими, а різниця (h 2 - h x ) характеризує висоту стрибка (рис. 10.6, а).

При великих витратах і швидкостях води гідравлічний стрибок являє собою грізне і захоплююче видовище, яке можна спостерігати, наприклад, при відкриванні затворів водозливної греблі. Це гідравлічне явище можна використовувати і в ландшафтній архітектурі, якщо природним або штучним шляхом створити умови виникнення гідравлічного стрибка. Гідравлічний стрибок в гідравліки аналогічний ефекту подолання звукового бар'єру літаком в аеродинаміці. Різниця полягає в тому, що гідравлічний стрибок виникає при переході потоку від надкритичних швидкостей в докритичний, а звуковий бар'єр, навпаки, - при переході дозвукових швидкостей в надзвукові.

Існує кілька різновидів гідравлічного стрибка. Далі розглянуто тільки досконалий стрибок, що виникає в призматичному руслі з прямолінійним горизонтальним дном при числі Фруда Frj> 3. В цьому виразі число Фруда в перерізі потоку перед стрибком

де а - коефіцієнт кількості руху (коефіцієнт Буссі- Неском); v - швидкість потоку перед стрибком, м / с; g - прискорення сили тяжіння, рівне 9,81 м / с 2 ; - глибина потоку перед стрибком, м.

Основне рівняння гідравлічного стрибка має вигляд

де aj, СХ2 - коефіцієнти кількості руху (коефіцієнт Буссінеска) відповідно до і після стрибка; h C , h C2 - глибини занурення центрів тяжіння живих перетинів М | і а> 2 .

Функція глибини потоку (при Q = const), що виражається рівністю

називається стрибкової. З рівняння (10.3) випливає, що для пов'язаних глибин hi і h 2 значення стрибкової функції однакові:

На графіку стрибкової функції (рис. 10.6, б) мінімум відповідає критичної глибині Л кр (при а ~ а [). На цьому ж малюнку зображений графік питомої енергії перерізу потоку Е = Е (А) і показано, як графічним способом визначити втрати питомої енергії Е п в стрибку.

Графік стрибкової функції дає можливість легко знаходити пов'язані глибини.

Правильне визначення параметрів гідравлічного стрибка необхідно для розрахунку водобійного частин споруд. У призматичному руслі прямокутного перетину пов'язані глибини визначають за такими формулами:

Для визначення довжини вчиненого стрибка в прямокутному призматичному руслі запропонований ряд формул. Наведемо формулу О. М. Айвазяна:

де Fr x - число Фруда в перетині перед стрибком, що визначається за формулою (10.2) (тут = Q / (bh), де b - ширина прямокутного русла).

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >