水跃计算器

水跃是明渠中浅而快速的超临界流迅速转变为深而缓慢的亚临界流的现象。水面突然升高，形成强烈紊流，水流的部分机械能转化为热、声和小尺度运动。水跃常见于溢洪道、闸门和陡坡渠道下游。工程师经常在消力池中主动形成水跃，因为可控的能量耗散能够保护下游河床与结构免受冲刷。 弗劳德数通过比较惯性作用与重力波作用来判断流态。它等于平均流速除以重力加速度与水力深度乘积的平方根。对于宽矩形渠道，水力深度就是水深。弗劳德数大于一为超临界流，小于一为亚临界流，等于一为临界流。典型水跃要求上游弗劳德数大于一。如果输入条件对应的数值小于或等于一，共轭水深方程仍会给出数值结果，但它并不代表正常耗能的水跃。 本计算器使用水平矩形渠道的动量关系。下游共轭水深等于上游水深的一半，乘以“上游弗劳德数平方的八倍加一，再开平方并减一”。随后根据连续性关系，由上下游水深之比求得下游流速，再用新的水深和流速计算下游弗劳德数。理想水跃耗散的比能等于水深差的立方，除以上下游水深乘积的四倍。 这些方程假设水流恒定、远离旋滚区的压力符合静水压分布、各断面流速均匀、水跃范围内的底坡可忽略，且没有显著的侧向收缩。实际水跃具有三维特征，其长度为下游水深的数倍。尾水条件决定水跃是在预期位置形成、被淹没，还是向下游移动。请将结果作为初步水力参数；重要工程设计还应结合消力池设计指南、超高核查、泥沙因素以及物理或数值模型。单位必须一致；默认值和标签使用米与秒。