Calculadora de ressalto hidráulico

Um ressalto hidráulico é a transição rápida de um escoamento supercrítico, raso e veloz, para um escoamento subcrítico, mais profundo e lento, em um canal aberto. A superfície da água sobe bruscamente, desenvolve-se intensa turbulência e parte da energia mecânica transforma-se em calor, som e movimentos de pequena escala. Ressaltos são comuns a jusante de vertedouros, comportas e canais íngremes. Engenheiros frequentemente os provocam em bacias de dissipação, pois a dissipação controlada protege os leitos e as estruturas a jusante contra erosão. O número de Froude identifica o regime comparando efeitos de inércia com os das ondas de gravidade. Ele equivale à velocidade média dividida pela raiz quadrada do produto da aceleração gravitacional pela profundidade hidráulica. Em um canal retangular largo, a profundidade hidráulica é a profundidade da água. Um Froude acima de um é supercrítico, abaixo de um é subcrítico e igual a um é crítico. Um ressalto clássico exige Froude a montante maior que um. Se os dados resultarem em um valor igual ou inferior a um, a equação de profundidade conjugada ainda gera um resultado numérico, mas ele não descreve um ressalto normal que dissipa energia. Esta calculadora aplica a relação de quantidade de movimento para um canal horizontal retangular. A profundidade conjugada a jusante é metade da profundidade a montante multiplicada pelo resultado de subtrair um da raiz quadrada de um mais oito vezes o quadrado do Froude a montante. A continuidade fornece a velocidade a jusante pela razão entre as profundidades a montante e a jusante. O Froude a jusante é avaliado com a nova profundidade e velocidade. A energia específica dissipada no ressalto ideal é o cubo da diferença de profundidades dividido por quatro vezes o produto das duas profundidades. As equações pressupõem escoamento permanente, pressão hidrostática longe do rolo, velocidade uniforme em cada seção, declividade do leito desprezível no ressalto e ausência de contração lateral importante. Ressaltos reais são tridimensionais e têm comprimento de várias vezes a profundidade a jusante. As condições de jusante determinam se o ressalto se forma no local esperado, fica submerso ou é deslocado para jusante. Use os resultados como valores hidráulicos preliminares e associe-os a orientações sobre bacias de dissipação, verificações de borda livre, considerações sobre sedimentos e modelagem física ou numérica em projetos relevantes. As unidades devem ser consistentes; os padrões e rótulos usam metros e segundos.