Что такое гидравлический прыжок?

Гидравлический прыжок - это случай, когда быстро движущаяся жидкость внезапно поднимается в воздух. Это происходит при переходе от быстрого к медленному движению жидкости. С технической точки зрения, это когда движение воды изменяется от сверхкритического до докритического, то есть когда что-то с высоким уровнем критической массы встречает меньшую критическую массу. Гидравлический прыжок часто происходит, если внизу по течению есть что-то, что препятствует потоку воды.

Распространены гидравлические скачки в водоемах с открытым каналом. Это состояние, при котором жидкость стекает по трубопроводу с достаточным количеством открытого воздуха, чтобы сила тяжести могла воздействовать на поток воды. Прыжки, как правило, не встречаются в потоке труб или в узких местах потока воды, потому что для создания условий для них недостаточно открытого воздуха.

Гидравлический прыжок может быть либо движущимся, либо стоящим. Разновидность перемещения обычно встречается в быстро движущихся водоемах, таких как реки. Постоянные гидравлические прыжки распространены в стоячей или почти неподвижной воде, например, в озерах. Когда он движется, его просто называют гидравлическим прыжком, в то время как стоячая версия называется гидравлическим прыжком при переходе.

Когда происходит гидравлический прыжок, глубина воды быстро меняется. Чтобы компенсировать это изменение, в воде увеличится турбулентность. По сути, это внезапное увеличение энергии, за которым следует резкое падение.

Уравнения могут быть использованы для прогнозирования гидравлического прыжка. Они могут быть полезны в ситуациях, когда желательно совершить прыжок. Например, инженер может использовать скачок, чтобы уменьшить давление в точке перехода для воды, тем самым уменьшая повреждения бассейнов и других сооружений, которые используются для управления движением воды.

Существуют также условия, когда гидравлические скачки могут привести к повреждению. К ним относятся районы, где следует избегать эрозии почвы. Они также могут препятствовать продвижению рыбы от предотвращения прохода до смерти.

Препятствия, которые приводят к гидравлическому прыжку, сильно различаются по составу и созданию. Блокировки, создаваемые людьми, могут включать в себя мосты, плотины или другие физические барьеры, такие как цементные конструкции или блоки, предназначенные для изменения потока воды. Они также могут быть вызваны природными явлениями, такими как изменение ширины канала, вызванное эрозией или другими подобными событиями. Прыжок также может быть вызван трением в трубопроводе для потока воды.