Гидравлика критическая скорость: Критическая скорость рейнольдса — определение термина

Критическая скорость рейнольдса — определение термина

Термин и определение

величина средней скорости потока, соответствующая критическому числу Рейнольдса при данных условиях.

Научные статьи на тему «Критическая скорость Рейнольдса»

Скорость вышеуказанных физических явлений определяется законами гидродинамики….
Турбулентность появляется, когда число Рейнольдса значительно превышает критическое значение….
Доказано, при ламинарном режиме потери внутренней энергии прямо пропорциональны средней скорости жидкости…
Природа течения в них находится в прямой зависимости от изменения вектора скорости, как по величине,…
Достоинствам такого управления являются широкий диапазон изменения скоростей, простота и быстродействие

Статья от экспертов

Исследована эволюция основного одномодового стационарного течения вязкой несжимаемой жидкости в плоском диффузоре (с постоянной по знаку скоростью потока в зависимости от угла раствора диффузора) для классической постановки задачи Джеффри Гамеля. В зависимости от определяющих параметров (угла раствора диффузора и числа Рейнольдса) дано полное решение задачи. Представлен переход основного одномодового течения при фиксированном значении угла раствора к многомодовым режимам, в которых скорость п…

Научный журнал

Creative Commons

Определение 2

Скорость фильтрации – это скорость движения нефти, воды или газа, при условии отсутствия…
Граница применимости закона Дарси зависит от критического значения числа Рейнольдса, которое можно определить…
Если в результате расчета число Рейнольдса оказалось меньше минимального значения (обычно это единица…
По методу Миллионщикова число Рейнольдса можно вычислить по формуле:
Рисунок 2. Уравнение….
По методу Миллионщикова значение числа Рейнольдса находится в пределах от 0,02 до 0,29.

Статья от экспертов

Приводятся результаты численuого расчета характеристик устойчивости профилей скорости вблизи критической линии скользящего крыла за участком отсасывания. На основе сопоставления имеющихся литературных и полученных в работе данных выведена более общая зависимость для определения наименьшего критического числа Рейнольдса для профилей скорости в пространственном пограничном слое в направлении, нормальном линии тока на внешней границе пограничного слоя.

Научный журнал

Creative Commons

Повышай знания с онлайн-тренажером от Автор24!

• 📝 Напиши термин
• ✍️ Выбери определение из предложенных или загрузи свое
• 🤝 Тренажер от Автор24 поможет тебе выучить термины, с помощью удобных и приятных
  карточек

Скорость звука, критическая скорость и число Маха

—

Число Маха является одним из критериев подобия в механике жидкостей и газов. Критерий назван по имени австрийского ученого Эрнста Маха и обозначается буквой М.

Само по себе число Маха является отношением скорости течения в данной точке газового потока к скорости звука.

В этой статье мы собрали для Вас все необходимые теоретические знания и полное описание всего, что касается выводов и понимания скорости звука, критической скорости и числа Маха.

Содержание статьи

• Скорость звука
• Критическая скорость
• Число Маха

Скорость звука α определяется как скорость распространения малых возмущений (формула 1):

где dp – приращение давления;

dρ — приращение плотности.

Поскольку процесс распространения малых возмущений можно считать изоэнтропическим (т.е. без теплообмена и потерь)

Где p – давление в среде, н/м²;

ρ – плотность среды, кг/м³;

R – газовая постоянная, нм/кг ⁰К;

T – температура, ⁰К.

κ – показатель изоэнтропы, равный отношению теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме определяется по формуле:

Производная от этих уравнений dp/ (p × ρ) определяется с учетом следующих зависимостей.

А если при этом пренебречь влиянием производной dz/dT, то скорость звука будет определяться формулой 2

Величина скорость звука зависит от подвода (или отвода) тепла или механической работы, поскольку может меняться температура газа Т. Но формулы 1 и 2 остаются справедливыми при любом воздействии на газ, не вызывающем химических превращений.

Физически это легко объясняется тем, что изменение давления в плотности и в волне можно рассматривать как малые, но конечные величины, а толщина волны δ столь мала, что её следует считать бесконечно малой.

Поэтому любые массовые силы при переходе через звуковую волну дают слагаемые более высокого порядка малости, чем изменение плотности или давления.

Критическая скорость

Во многих случаях наряду со скоростью звука удобно использовать понятие критической скорости αх, под которой подразумевается местная скорость, равная скорости звука.

Для определения критической скорости воспользуемся общим уравнением сохранения энергии

Но примем в нем:

Н_е = q = 0

Т_н = Т₀

с_н = 0

уравнение критической скорости

где Т_* — это критическая температура.

С другой стороны, скорость α_* , как скорость звука определяется по формуле

α²_* =k × R × T

Из последних двух равенств получаем, что

где α₀ – скорость звука в неподвижной среде.

Таким образом скорость звука для воздуха

Число Маха

Скорость течения соизмерима со скоростью звука, а в некоторых случаях даже больше её.

В таких случаях важной характеристикой течения является отношение скорости течения к скорости звука.

Формула по которой определяют число Маха выглядит так:

М = w / α

где w – скорость течения в среде

α – скорость звука.

Число Маха является одним из основных критериев подобия течений, определяющих эффект сжимаемости. Ведь как известно при сверхзвуковых скоростях резко изменяется характер течения.

Важное значение числа Маха состоит в том, что оно показывает, превышает ли скорость течения газовой среды скорость звука или нет.

Фактически если М > 1, то значит поток движется со скоростью большей скорости звука.

Тогда в случае М < 1 режим будет называться дозвуковым, а при М > 1 сверхзвуковым. Более того, это не все режимы течения жидкости.

Вот ещё несколько:
   Скорость от 1 до 5 Махов, как Вы уже знаете называют сверхзвуковой
   От 5 до 23 Махов – гиперзвуковой
   Более 23 Мазов – первой космической скоростью.

Хотя число Маха это величина безразмерная, но для понимания его порядка во многих источниках приводится в единицы системы СИ, т.е. требуется представить число маха в километрах в час.

Тогда 1 Мах равен 1 199 км/час или 333 м/сек. Но следует учитывать, что такие величины достигаются при нормальном атмосферном давлении и нулевой температуре и влажности у поверхности земли.

Поскольку давление, температура и влажность изменяются на разной высоте от земли, то изменяется и скорость звука.

Так, например для истребителя летящего на высоте 18 000 м от земли со скоростью 2,3 Маха или 2450 км/час, 1 Мах будет составлять уже 1065 км/час или 295 м/сек.

Вместе со статьей «Скорость звука, критическая скорость и число Маха» читают:

Важность критической скорости

Впервые я услышал термин «критическая скорость» на уроке механики в колледже. Сначала я предположил, что это как-то связано со звездолетом «Энтерпрайз» или с безопасным диапазоном скоростей, который выше установленного ограничения скорости, но ниже скорости, установленной для солдат штата. Я был не прав в обоих случаях.

Если вы работаете с энергоемким оборудованием на электростанции или нефтеперерабатывающем заводе, вам известно о критической скорости из-за множества многоступенчатых насосов и другого энергоемкого оборудования, такого как турбины и компрессоры.

Обычному оператору насоса или техническому специалисту не нужно беспокоиться о критической скорости, потому что кто-то уже вычислил ее. Тем не менее, я рекомендую вам, по крайней мере, знать термин и иметь фундаментальное понимание концепции. Цель этой колонки – начать обсуждение концепции критической скорости на общем уровне и объяснить, почему она важна для безопасной и надежной работы оборудования. Если вы не знаете критическую скорость вашего насоса, спросите производителя.

Критическая скорость

Любая конструкция из эластичного материала имеет собственную резонансную частоту. В нашем примере конструкция представляет собой ротор насоса. Тот факт, что металл эластичен, может быть трудно понять поначалу, и, хотя для этого требуется некоторое заметное усилие, металл будет отклоняться, изгибаться и вибрировать. Если у вас все еще есть проблемы с представлением о металле как об эластичном материале, освежите свои знания в области материаловедения быстрым обзором модуля упругости Юнга и помните, что большинство металлов, выбранных для валов насосов, имеют небольшой диапазон модуля упругости около 29×106 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Критическая скорость – это скорость, при которой возникает естественная вибрация (резонанс). Резонанс — это когда устройство имеет высокую вибрацию от непропорционального (маленького) раздражителя. С другой точки зрения, пример, который вы можете вспомнить, — это старые телевизионные рекламные ролики или другие интуитивные примеры, в которых голос или инструментальный резонанс разбивали бокал.

Rotor Dynamics

Все вращающееся оборудование имеет критическую скорость (вентиляторы, воздуходувки, генераторы, двигатели, турбины, детандеры и компрессоры). В этой колонке мы сосредоточимся только на центробежных насосах. Для среднего одноступенчатого насоса критическая скорость будет намного выше, чем рабочая скорость, поэтому это не имеет большого значения. Например, за немногими исключениями, насосы Американского национального института стандартов (ANSI) (OH-1) с типоразмерами S, M и L имеют первую критическую скорость более 10 000 оборотов в минуту (об/мин), что значительно выше любой допустимой рабочей скорости. скорость. Вместо критической скорости на насосах OH-1 было бы более важно обратить внимание на связанный параметр, коэффициент жесткости вала насоса, также известный как «соотношение L-к-D», или, точнее, L ³ /D ⁴ соотношение. Отношение L-к-D выводится из формулы отклонения балки, используемой в статике, и является параметром, который поможет в прогнозировании величины отклонения вала для заданной и приложенной гидравлической радиальной силы.

Конечно, отклонение вала в насосе нежелательно, так как оно приводит к выходу из строя механического уплотнения, подшипников и валов. При рассмотрении отношения L-over-D важно понимать, что чем меньше соотношение, тем лучше. Соотношение L-к-D практически не имеет значения при работе с многоступенчатыми насосами.

Критическая скорость – это естественный уровень вибрации вращающегося элемента, обусловленный его структурой и несовершенством. На некоторых скоростях (об/мин) ротор начинает сильно вибрировать из-за естественного резонанса. Например, представьте запуск системы, когда вы увеличиваете скорость большого насоса с помощью привода с регулируемой скоростью (VSD) или турбины. В нашем примере насос будет работать плавно, когда мы перейдем от 0 к 2000 об/мин, но затем он начнет сильно вибрировать где-то около 2050 об/мин (критическая скорость). Когда мы продолжим увеличивать скорость выше 2050 об/мин, вибрация исчезнет. Обратите внимание, что скорости, упомянутые здесь, приведены только для примера.

Опять же, поймите, что именно эта угловая скорость (вспомните скорость) возбуждает собственную частоту ротора. Критической скоростью также можно считать такую ​​скорость вращения, при которой динамические силы заставляют ротор вибрировать с его собственной частотой. Собственная частота насоса зависит от жесткости ротора (k) и его массы (m). Один из способов выражения этой собственной частоты показан в уравнении 1. Критическая скорость (выраженная в радианах в секунду) равна квадратному корню из жесткости, деленному на массу.

Ударное испытание/испытание на удар

Все роторы имеют собственную частоту, которую можно определить, проведя испытание, известное как «ударный метод» (он же «ударное испытание» или «ударное испытание»). Я не собираюсь углубляться в детали этих методов. Вы можете найти много информации от различных компаний, специализирующихся на мониторинге/анализе вибрации и/или Института вибрации (vi-institute.org).

Краткое объяснение: если вы ударите инструментом по конструкции или ротору, они будут резонировать на своей собственной частоте. Вам потребуются соответствующие инструменты для обнаружения и измерения уровней вибрации и соответствующей частоты. Измерение обычно проводится как минимум в двух плоскостях/направлениях. Проверка обычно проводится на неработающих агрегатах, но некоторые измерительные системы позволяют проводить испытания во время работы агрегата, что является большим преимуществом. Конструкция некоторых насосных агрегатов и систем также позволяет проводить испытания во время выбега.

Удар по юниту может привести к повреждению, поэтому будьте осторожны при ударе по юниту. Используйте молотки с мягким бойком или деревянные бруски. В большинстве случаев вам не нужно сильно стучать по устройству. Многие системы обнаружения включают калиброванный ударный молоток.

Критическая скорость может меняться

Ротор насоса не может быть изготовлен идеально — всегда есть какой-то дисбаланс или незначительные дефекты, особенно если речь идет о литье, и эти дефекты увеличиваются в течение нескольких этапов. Важно отметить, что «несовершенство ротора» также может быть связано с отклонением гидравлической радиальной силы от работы насоса за пределами предпочтительного рабочего диапазона. Отклонение из-за эксцентриситета ротора может превысить пределы упругого восстановления ротора на определенных скоростях, что вызовет вибрацию ротора, как если бы он был разбалансирован.

Критическая скорость зависит от свойств жидкости, износа насоса (подгонка колец), длины вала, диаметра вала, типа/расположения подшипника и типа муфты.

Критическая скорость — больше, чем одна

Эпизоды критической скорости происходят более одного раза для данного ротора. Обычно нас интересует только первая критическая скорость и ее соотношение и запас по отношению к рабочей скорости. Вторая и третья критические скорости почти всегда намного выше рабочих скоростей.

Скорость, об/мин и угловая скорость

Критическая скорость — это явление, характерное для всего вращающегося оборудования. Это скорость, обычно выражаемая в об/мин, при которой устройство будет демонстрировать самый высокий уровень вибрации из-за присущей собственной частоте вращающегося элемента. Другим способом выражения оборотов в минуту может быть угловая скорость, которая представляет собой просто скорость устройства, но поскольку оно движется по кругу (надеюсь), а не по прямой линии.

Чтобы быть технически правильным, скорость вращения обычно выражается в оборотах в минуту, а угловая скорость выражается в радианах в секунду (или других единицах времени). Мы также можем выразить эту скорость в градусах в секунду (или в других единицах времени).

Эффект Ломакина

Критическая скорость насоса трудно рассчитать из-за множества факторов. Одна из основных причин заключается в том, что валы насосов имеют много разных диаметров по длине. Другим важным фактором являются рабочие колеса с плотной посадкой колец, в которых жидкость «захватывается» зазором и действует как демпфирующий подшипник (также известный как эффект Ломакина), поэтому эффект демпфирования снижает вибрацию на критической скорости за счет придания жесткости ротору. Эффект Ломакина сильно влияет на критическую скорость, и чем выше эффект, тем выше будет критическая скорость.

Демпфирующий эффект Ломакина может быть также обеспечен за счет набивки, втулок и других компонентов с малым зазором. Обратите внимание, что по мере того, как насос работает с течением времени, а зазор увеличивается из-за износа, эффект демпфирования уменьшается, и критическая скорость уменьшается.

Это снижение критической скорости из-за износа является отличной причиной не игнорировать техническое обслуживание многоступенчатых насосов с высоким энергопотреблением. Хотя маловероятно, но можно понизить критическую скорость до рабочего диапазона агрегата и нанести серьезный ущерб. Большие воздуходувки, турбины и компрессоры не получают преимущества от этого эффекта демпфирования Ломакина, потому что воздух/газы в тесных зазорах сжимаемы.

Жесткий ротор в сравнении с гибким ротором и статический в сравнении с динамическим
Ротор с первой критической скоростью выше рабочей скорости называется «жестким ротором». Жесткий ротор не означает незначительного или нулевого радиального отклонения (во время работы) и/или провисания ротора, когда насос находится в статике/холостом ходу.

Внимание! Я был свидетелем того, как операторы совершали дорогостоящие ошибки, поскольку считали, что жесткий ротор означает, что ротор не провисает и, следовательно, кольца рабочего колеса не касаются колец корпуса, когда насос работает на холостом ходу и находится в статическом состоянии. Из-за провисания многоступенчатых роторов в состоянии покоя никогда не следует вращать их без жидкости в насосе (не вращать даже вручную). Без жидкости в насосе кольца будут заедать.

Для получения подробной информации о валах насосов — жестких и гибких — я рекомендую технический документ 10-го Симпозиума пользователей насосов, подготовленный Ульрихом Боллетером и Арно Фреем.

Примечания и комментарии

Следует избегать работы на критической скорости из-за возможности повреждения, вызванного усилением чрезмерной вибрации. Насос более чувствителен к любому остаточному дисбалансу при критической скорости.

Явления критической скорости возникают при собственной частоте ротора, также называемой собственной частотой, а иногда и скоростью возбуждения.

Критическая скорость ротора одинакова как в вертикальном, так и в горизонтальном положении.

Вычисление критической скорости довольно просто для газовоздушных турбин, компрессоров, вентиляторов и нагнетательных агрегатов, но гораздо сложнее для агрегатов, работающих с жидкостями.

Расчеты критической скорости для воздушных и газовых агрегатов обычно верны в пределах нескольких процентов.

Большие многоступенчатые насосы имеют длинные валы просто для размещения необходимого количества рабочих колес. Конструктор насоса может спроектировать вал большего диаметра, чтобы предотвратить провисание ротора, когда насос находится в состоянии покоя. Однако с валами большего диаметра площадь проушины рабочего колеса уменьшается. Уменьшение площади проушины рабочего колеса увеличивает требуемый чистый положительный напор на всасывании (NPSHr) для насоса, а также снижает эффективность насоса.

Если в вашем насосе до сих пор используются маслосъемные кольца для смазки (более старые конструкции), знайте, что маслосъемные кольца обычно вращаются со скоростью, близкой к 50% скорости вращения ротора. В многоступенчатых насосах первая критическая скорость обычно бывает ниже рабочей скорости. Тогда возможно, что скорость вращения кольца и/или масла в гидродинамическом подшипнике будет равна критической скорости ротора. Это условие, конечно, нежелательно и вызовет чрезмерную вибрацию ротора. Также обратите внимание, что критическая скорость ротора и скорость смазочного масла могут возникать в подшипниках без маслосъемных колец. Это явление известно как вихревая или вихревая нестабильность масла.

Критическая скорость может быть рассчитана и впоследствии выражена как на мокром, так и на сухом покрытии. Сухая скорость также упоминается как скорость воздуха. Обычно, если нет дополнительного описания критической скорости насоса, можно предположить, что это критическая скорость по мокрому насосу. Для насосов я предлагаю вам не учитывать расчеты критической скорости, основанные на сухих значениях, поскольку вы можете быть уверены, что присутствие жидкости изменит значение, и вы не будете эксплуатировать насос в сухом состоянии. Некоторые инженеры рассчитывают сухое значение как интерес и любопытство. Расчеты сухой скорости могут быть подходящими для некоторых расчетов сценариев бедствий, проводимых для ядерных и военных приложений.

Если скорость насоса регулируется электрическим двигателем с ЧРП или турбиной, помните и будьте осторожны в отношении первой критической скорости агрегатов и примите меры, чтобы избежать этой зоны скорости.

Расчетная критическая скорость насоса может быть изменена простым его размещением в трубопроводной системе. Система изменит как массу, так и значения жесткости юнита. Еще одна причина оценить конструкцию трубопровода и фундамента с насосом как единой системой.

Первая критическая скорость для Starship Enterprise NCC 1701-D намного выше варп 90,9, что составляет примерно 4 миллиарда миль в час или в 21,5 раза больше скорости света. Золотая середина, позволяющая избежать штрафов за превышение скорости, остается недостижимой.

Ссылки

Документ ASME 82-GT-277 S. Gopalakrishnan et. др. 1982

Скорость против скорости

Некоторые люди ошибочно меняют местами скорость и скорость. Мы все грешим этим в каких-то случайных разговорах. Скоростью называется скорость изменения положения за некоторый период в каком-либо направлении (векторе). Линейная скорость — это просто прямая линия, а угловая скорость связана со скоростью вращения. Разница между скоростью и скоростью в том, что скорость имеет определенное направление. Скорость — это скаляр, а скорость — это вектор. Например, вы можете указать, что ваша яхта движется со скоростью 30 узлов, что является скоростью, но если вы заявляете, что яхта движется со скоростью 30 узлов по курсу на юг под углом 180 градусов, это скорость.

Что такое гидравлический прыжок? — Практическая инженерия

Управление потоком воды является одной из основных задач современной инфраструктуры, от затопления рек до оросительных каналов, ливневых стоков до акведуков и даже водосбросов плотин. Таким образом, инженеры должны уметь предсказывать, как будет вести себя вода, чтобы проектировать структуры, которые управляют ею или контролируют ее. И жидкости не всегда ведут себя так, как вы ожидаете. Привет, я Грейди, и это Практическая инженерия. В сегодняшнем выпуске мы говорим об одном из самых интересных явлений течения в открытом русле: гидравлическом прыжке.

Гидродинамика может показаться такой же сложной, как ракетостроение, но, в отличие от ракет, у вас, вероятно, уже есть некоторое представление о том, как течет вода. Изучение того, как ведет себя вода со свободной поверхностью, которая не заключена в трубу, известно как гидравлика открытого канала. Это поле особенно полезно в гражданском строительстве, где обычно невозможно протестировать конструкции в масштабе. Мы не можем построить плотину, вызвать наводнение, чтобы увидеть, насколько хорошо работает водосброс, а затем перестроить его, если производительность не соответствует стандартам. Вместо этого инженеры должны иметь возможность прогнозировать, насколько хорошо будут работать гидротехнические сооружения, еще до того, как они будут построены. Это определение инженерии: взять теоретические знания из науки и физики (в данном случае о гидродинамике) и применить эту информацию для принятия решений о реальном мире.

Одним из наиболее важных параметров гидродинамики является скорость, или скорость течения воды. Иногда скорость — это хорошо, например, когда вы пытаетесь быстро переместить большое количество воды, например, во время наводнения. Иногда скорость — это плохо, например, если вы пытаетесь избежать эрозии. В любом случае, это почти всегда ключевой критерий при проектировании гидротехнических сооружений. Но скорость потока — не единственная скорость, важная в гидродинамике. Нас также волнует скорость волн или то, как быстро могут распространяться возмущения давления в жидкости. Если скорость потока точно равна скорости волны, мы называем течение критическим. Но более вероятно, что эти две скорости различны. Условия медленного спокойного течения называются докритическими. В этом случае скорость волны больше скорости потока. Вы можете видеть, что волны могут двигаться против направления потока. Из-за этого глубина контролируется условиями ниже по течению. Вы можете видеть, что все, что я делаю вверх по течению, не меняет глубины этого потока. Быстро движущийся поток называется сверхкритическим. В этом случае скорость потока больше скорости волны. Вы можете видеть, что волны не могут распространяться вверх по течению. Сверхкритический поток контролируется на стороне вверх по течению, поэтому никакие мои действия ниже по потоку не влияют на глубину сверхкритического потока выше.

Профиль потока может естественным образом переходить от докритического к сверхкритическому (то есть от медленного к быстрому), например, если русло меняется на более крутой склон или обрыв. Многие типы устройств измерения расхода полагаются на форсирование перехода потока от докритического к сверхкритическому, поскольку для данной геометрии будет существовать уникальная зависимость между расходом и глубиной. Возможно, мы поговорим больше об измерении расхода в будущем видео. Но когда поток переходит в другое направление — когда быстро движущийся сверхкритический поток переходит в более спокойное докритическое состояние — происходит нечто гораздо более интересное: гидравлический скачок.

Классическую демонстрацию гидравлического прыжка можно увидеть на дне вашей раковины. Откройте кран и посмотрите, как ведет себя поток. Вы можете видеть быстро движущуюся воду прямо в тот момент, когда поток достигает раковины, и резкий переход гидравлического прыжка в более медленный поток. Но демонстрация раковины — не лучший пример, потому что это происходит из-за поверхностного натяжения, а не гравитации. К тому же это какое-то утомление. Поэтому я построил этот лоток в своем гараже, чтобы вы могли лучше видеть гидравлику. Если я немного приоткрою ворота вверх по течению, я смогу создать сверхкритический поток в желобе. Теперь, если я загораживаю область ниже по течению, я могу заставить поток перейти в докритический. В месте перехода потока отчетливо виден гидравлический скачок.

Это явление происходит естественным образом в определенных местах. Крутые горные ручьи часто имеют сверхкритический поток, врезающийся в скалы и меняющий уклон, создавая бурную воду и турбулентность, а иногда и гидравлический скачок. Кроме того, приливная волна возникает, когда прилив образует волну, которая движется вверх по течению против реки. Эти события происходят только в нескольких местах по всему миру, но это увлекательно, если вы увидите это лично. Во многих случаях ствол перемещается как движущийся гидравлический прыжок, подобный тому, что вы видите здесь, в моем желобе. Но прыжки — это не просто природные явления. Они также важны в гидротехнических сооружениях, особенно для рассеивания энергии.

Основная часть работы инженера-строителя, работающего в области гидравлики, заключается в проектировании против эрозии от потока воды. Когда мы пытаемся контролировать поток воды, это часто приводит к возникновению быстро движущихся эрозионных условий. Например, когда мы направляем воду в водопропускную трубу, а не позволяем ей течь по проезжей части, она может набирать скорость в трубе. Когда мы выкладываем бетоном канаву или ручей, гладкость ускоряет течение по сравнению с естественными условиями. А когда мы выпускаем воду из резервуара за плотиной в водосброс, вода может с ревом мчаться вниз с чрезвычайно высокой скоростью. Этот сверхкритический поток может вызвать эрозию и в конечном итоге привести к разрушению конструкции. Таким образом, большинство гидротехнических сооружений будут оснащены каким-либо рассеивателем энергии на нижнем конце для снижения скорости потока и защиты от эрозии.

Существуют все виды рассеивателей гидравлической энергии, но для крупных конструкций, таких как водосбросы, наиболее распространенные типы основаны на формировании гидравлического прыжка. Поскольку гидравлический прыжок вызывает сильную турбулентность, он способен эффективно рассеивать гидравлическую энергию в виде тепла. Так много рассеивателей энергии, также называемых успокоительными бассейнами, предназначены для того, чтобы вызвать гидравлический скачок. Существует много типов успокоительных бассейнов, но в большинстве из них используются различные комбинации блоков, торцевых порогов и общей геометрии для управления формой гидравлического прыжка. Турбулентность остается в успокоительном бассейне с целью обеспечения плавного, спокойного докритического потока, выходящего вниз по течению, сводя к минимуму возможность эрозии, которая в противном случае угрожала бы целостности конструкции.