Обоснование критериев существования отогнанного, надвинутого и затопленного гидравлического прыжка.

Сопряжение бьефов – переход из верхнего бьефа (участка до сооружения) в нижний бьеф (участок водотока за этим сооружением).

Характерные виды сопряжения бьефов - отогнанный, надвинутый и затопленный гидравлический прыжок.

Отогнанный – смещен от сжатого сечения вниз по сечению.

РИСУНОК(стр.24, Константинов)

Проанализируем энергетический баланс: перепад энергии Эс-Эб. Если прыжок был надвинутым (начинался в сжатом сечении и заканчивался второй сопряженной глубиной). То перепад должен был совпадать с потерями энергии в прыжке Эп. В действительности остается излишек Эс+Эб=Эп+ΔЭ, что противоречит законам физики. Этот излишек затрачен на участке отгона l_отг.

Критерии существования:

h”>hб, h’>hб,

П(hc)= П(h”c)> П(hб)= П(h’б),

Эс-Эб>Эс-Э”с=Эп, Эб< Э”с, Эc>Э'б.

Надвинутый – начинается в сжатом сечении.

РИСУНОК (стр.26, Константинов)

Разность энергии сжатого сечения совпадает и бытовой глубины за прыжком совпадает с затратами энергии на его образование. Эс-Эб=Эп

Критерии существования:

h”=hб, h’=hб,

П(hc)= П(h”c)= П(hб)= П(h’б),

Эс-Эб=Эс-Э”с=Эп, Эб= Э”с, Эc=Э'б.

Затопленный – сжатое сечение находится под уровнем потока в отводящем русле.

РИСУНОК (стр.27, Константинов)

Перепад удельной энергии Эс сечения потока при глубине в сжатом сечении и удельной энергии Эб при бытовой глубине в отводящем русле недостаточен для образования надвинутого прыжка, поэтому спокойный поток в отводящем русле оказывается в состоянии затопить сжатое сечение.

Критерии существования:

h”<hб, h’<hб,

П(hc)= П(h”c)< П(hб)= П(h’б),

Эс-Эб<Эс-Э”с=Эп, Эб> Э”с, Эc<Э'б.

Распределение осредненных скоростей и турбулентности в прыжке и на послепрыжковом участке.

РИСУНОК(стр.8, Константинов)

Особенности перехода потока из бурного состояния в спокойное наиболее ярко проявляются в совершенном гидравлическом прыжке. h”> h’ – резкое увеличение живого сечения за прыжком, скорость падает, часть кинетической энергии переходит в потенциальную. Скорость верхних струек транзитного потока резко падает. Область максимальных скоростей U – перемещается ко дну – в прыжке происходит резкая перестройка поля скоростей, повышается амплитуда турбулентных импульсов. На послепрыжковом участке распределение скоростей постепенно возвращается к обычному для открытых потоков. Максимум скоростей перемещается к свободной поверхности, а минимальные скорости устанавливаются в придонной области. По мере уменьшения интенсивности перестроения скоростного поля на послепрыжковом участке снижается и уровень турбулентности.