Abstract

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.

The transition from subcritical to supercritical flow when the inflow Froude number Fo is close to unity appears in the form of steady state waves called undular hydraulic jump. The characterization of the undular hydraulic jump is complex due to the existence of a non-hydrostatic pressure distribution that invalidates the gradually-varied flow theory, and supercritical shock waves. The objective of this work is to present a mathematical model for the undular hydraulic jump obtained from an approximate integration of the Reynolds equations for turbulent flow assuming that the Reynolds number R is high. Simple analytical solutions are presented to reveal the physics of the theory, and a numerical model is used to integrate the complete equations. The limit of application of the theory is discussed using a wave breaking condition for the inception of a surface roller. The validity of the mathematical predictions is critically assessed using physical data, thereby revealing aspects on which more research is needed
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