Нагадування про; вільна поверхнева гідравліка Промислові дослідження Офіс Відновлювальні джерела енергії та

Гідравліка вільної поверхні в основному відповідає вивченню природних або штучних каналів. Оскільки потік вільний і не в трубі, тиск на поверхні води відповідає атмосферному тиску, а потік обумовлений нахилом, а не різницею в навантаженні.
Рівняння Сен-Венана - це рівняння, що дозволяють моделювати вільні поверхневі потоки на невеликій глибині. Вони отримані з рівнянь Нав'є-Стокса, інтегрованих на поверхні. Вони виражаються у формі:

Безрозмірним числом, що дозволяє охарактеризувати цей тип потоку, є Номер Фруда.
Він визначається як відношення характерної швидкості до швидкості гравітаційних хвиль, тобто:

де V - характеристична швидкість і d глибина каналу.

З цього безрозмірного числа ми можемо виділити два типи режиму.

Коли Fr 1, ми маємо справу з надкритичним режимом, який також називають річковий режим. Для цього режиму існує високий рівень води та менша швидкість. Тут характерна швидкість нижча, ніж швидкість гравітаційних хвиль. Отже, на поведінку рідини вище за течією впливає рідина, що стоїть нижче. Потік підпорядковується нижньому рівню.

При переході від режиму проливу до річки, a гідравлічний стрибок відбувається. Висота води раптово збільшується, і відбувається велика втрата енергії (через перепади тиску).

Існують дві висоти, що описують параметри потоку, критична висота Hc та нормальна висота Hn.

Критична висота відповідає висоті води, для якої число Фруда дорівнює 1. Отже, це висота, на яку змінюється режим потоку.
У випадку плоского каналу маємо $ H_c = (\ frac) ^ $

Нормальна висота відповідає висоті, для якої виграш енергії, отриманий ухилом, також компенсується тертям на дні. Отже, це відповідає висоті в рівновазі у випадку, коли канал має нескінченну довжину.
Маємо $ Hn = (\ frac ) ^ $

---