Resalto Hidráulico Ondulatorio

Autores/as

  • Oscar Castro-Orgaz Universidad de Córdoba
  • José Roldán Cañas Universidad de Córdoba
  • Josep Dolz Ripollés Universitat Politècnica de Catalunya

DOI:

https://doi.org/10.4995/ia.2015.3321

Palabras clave:

Flujo ondulatorio, Ondas de choque, Resalto hidráulico, Vórtice

Resumen

La transición de régimen supercrítico a régimen subcrítico cuando el número de Froude Fo aguas arriba esta próximo a la unidad da lugar a un tren de ondas estacionario llamado resalto hidráulico ondulatorio. La caracterización del resalto ondulatorio es muy compleja, debido a que el tren de ondas invalida la hipótesis de presión hidrostática usada en modelos de flujo gradualmente variado, y a otros fenómenos como las ondas de choque del flujo supercrítico. El objetivo de este trabajo es presentar un modelo para el resalto hidráulico ondulatorio obtenido de las ecuaciones de Reynolds para flujo turbulento, asumiendo que el número de Reynolds R es elevado. Se presentan soluciones analíticas sencillas para mostrar las características físicas de la teoría, así como un modelo numérico para la integración de las ecuaciones completas. El límite de aplicación de la teoría se discute en relación a la rotura de onda y formación de vórtices. La validez del modelo matemático es revisada de forma crítica usando datos en modelo físico, para resaltar aspectos en los que es necesaria más investigación.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Josep Dolz Ripollés, Universitat Politècnica de Catalunya

Instituto Flumen, E.T.S. d’Enginyers de Camins

Citas

Benjamin, T.B., Lighthill, M.J. (1954). On cnoidal waves and bores. Proc. Roy. Soc. London A 224, 448-460. https://doi.org/10.1098/rspa.1954.0172

Bose, S.K., Dey, S. (2007). Curvilinear flow profiles based on Reynolds averaging. J. Hydraulic Engng. 133(9), 1074-1079. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2007)133:9(1074)

Boussinesq, J. (1877). Essai sur la théorie des eaux courantes. Mémoires présentés par divers savants à l’Académie des Sciences, Paris 23, 1-680 in French.

Bose, S.K., Castro-Orgaz, O., Dey, S. (2012). Free surface profiles of undular hydraulic jumps. J. Hydraulic Engng. 138 (4), 362-366. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000510

Castro-Orgaz, O., Chanson, H. (2011). Near-critical free-surface flows: Real fluid flow analysis. Environmental Fluid Mechanics 11 (5), 499-516. https://doi.org/10.1007/s10652-010-9192-x

Castro-Orgaz, O., Hager, W.H. (2011a). Joseph Boussinesq and his theory of water flow in open channels. J. Hydraulic Res. 49 (5), 569-577. https://doi.org/10.1080/00221686.2011.588784

Castro-Orgaz, O., Hager, W.H. (2011b). Observations on undular hydraulic jump in movable bed. J. Hydraulic Res. 49 (5), 689-692. https://doi.org/10.1080/00221686.2011.593879

Castro-Orgaz, O., Hager, W.H. (2011c). Turbulent near-critical open channel flow: Serre's similarity theory. J. Hydraulic Engng. 137 (5), 497-503. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000354

Castro-Orgaz, O. (2010). Weakly undular hydraulic jump: Effects of friction. J. Hydraulic Res. 48 (4), 453-465. https://doi.org/10.1080/00221686.2010.491646

Chanson, H. (1993). Characteristics of undular hydraulic jumps. Res. Rep. CE146. Dept. Civ. Engng., University of Queensland, Brisbane Australia.

Chanson, H. (1995). Flow characteristics of undular hydraulic jumps: Comparison with near-critical flows. Res. Rep. CH45/95. Dept. Civ. Engng., University of Queensland, Brisbane Australia.

Chanson, H. (1996). Free surface flows with near critical flow conditions. Can. J. Civ. Engng. 23(6), 1272-1284. https://doi.org/10.1139/l96-936

Chanson, H. (2000). Boundary shear stress measurements in undular flows: Application to standing wave bed forms. Water Resources Res. 36(10), 3063-3076. https://doi.org/10.1029/2000WR900154

Chanson, H. (2009). Current knowledge in hydraulic jumps and related phenomena: A survey of experimental results. European J. Mechanics B/Fluids 28, 191-210. https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2008.06.004

Chanson, H., Montes, J.S. (1995). Characteristics of undular hydraulic jumps: Experimental apparatus and flow patterns. J. Hydraulic Engng. 121(2), 129-144. Discussion: 1997, 123(2), 161-164. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1995)121:2(129)

Chaudhry, M.H. (2008). Open-channel flow, 2nd ed. Springer, New York. https://doi.org/10.1007/978-0-387-68648-6

Fawer, C. (1937). Etude de quelques écoulements permanents à filets courbes. Thesis. Université de Lausanne. La Concorde, Lausanne, Switzerland ï›in Frenchï.

Gotoh, H., Yasuda, Y., Ohtsu, I. (2005). Effect of channel slope on flow characteristics of undular hydraulic jumps. Trans. Ecology and Environment 83, 33-42.

Grillhofer, W., Schneider, W. (2003). The undular hydraulic jump in turbulent open channel flow at large Reynolds numbers. Physics of Fluids 15(3), 730-735. https://doi.org/10.1063/1.1538249

Hager, W.H., Hutter, K. (1984). On pseudo-uniform flow in open channel hydraulics. Acta Mech. 53(3-4), 183-200. doi:10.1007/BF01177950

Iwasa, Y. (1955). Undular jump and its limiting conditions for existence. Proc. 5th Japan Natl. Congress Applied Mech. II-14, 315-319.

Mandrup-Andersen, V. (1978). Undular hydraulic jump. J. Hydraulics Div. ASCE 104(HY8), 1185-1188; Discussion: 105(HY9), 1208-1211.

Marchi, E. (1963). Contributo allo studio del risalto ondulato. Giornale del Genio Civile 101(9), 466-476.

Montes, J.S. (1986). A study of the undular jump profile. 9th Australasian Fluid Mech. Conf. Auckland, 148-151.

Montes, J.S. (1998). Hydraulics of open channel flow. ASCE Press, Reston VA.

Montes, J.S., Chanson, H. (1998). Characteristics of undular hydraulic jumps: Results and calculations. J. Hydraulic Engng. 124 (2), 192-205. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:2(192)

Ohtsu, I., Yasuda, Y., Gotoh, H. (2001). Hydraulic condition for undular jump formations. J. Hydraulic Res. 39(2), 203-209; Discussion 40(3), 379-384. https://doi.org/10.1080/00221680109499821

Ohtsu, I., Yasuda, Y., Gotoh, H. (2003). Flow conditions of undular hydraulic jumps in horizontal rectangular channels. J. Hydraulic Engng. 129(12), 948-955. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2003)129:12(948)

Reinauer, R., Hager, W.H. (1995). Non-breaking undular hydraulic jump. J. Hydraulic Res. 33(5), 1-16; Discussion 34(2), 279-287; 34(4), 567-573. https://doi.org/10.1080/00221689509498564

Ryabenko, A.A. (1990). Conditions for the favourable existence of an undulating jump. Hydrotechnical Construction 24(12), 762-770. https://doi.org/10.1007/BF01434602

Serre, F. (1953). Contribution à l'étude des écoulements permanents et variables dans les canaux. La Houille Blanche 8(6-7), 374-388; 8(12), 830-887 [in French]. https://doi.org/10.1051/lhb/1953034

White, F.M. (1991). Viscous fluid flow. McGraw-Hill, New York.

Descargas

Publicado

2015-04-30

Cómo citar

Castro-Orgaz, O., Roldán Cañas, J., & Dolz Ripollés, J. (2015). Resalto Hidráulico Ondulatorio. Ingeniería Del Agua, 19(2), 63–74. https://doi.org/10.4995/ia.2015.3321

Número

Sección

Artículos