Hydraulic jumps: turbulence and air bubble entrainment

Le ressaut hydraulique : turbulence et entraînement d’air

The University of Queensland School of Civil Engineering, Brisbane QLD 4072, Australia
email : h.chanson@uq.edu.au

Abstract

A free-surface flow can change from a supercritical to subcritical flow with a strong dissipative phenomenon called a hydraulic jump. Herein the progress and development in turbulent hydraulic jumps are reviewed with a focus on hydraulic jumps operating at large Reynolds numbers typically encountered in natural streams and hydraulic structures. The key features of the turbulent hydraulic jumps are the highly turbulent flow motion associated with some intense air bubble entrainment at the jump toe. The state-of-the-art on the topic is discussed based upon recent theoretical analyses and physical data.

Résumé

La transition d’un écoulement à surface libre torrentiel en un écoulement fluvial s’effectue avec un processus dissipatif, appelé un ressaut hydraulique. Dans cette synthèse, on décrit les développements récents des connaissances sur les ressauts hydrauliques turbulents, avec grands nombres de Reynolds, qui sont typiques des écoulements dans les rivières et dans les ouvrages hydrauliques. Les caractéristiques principales de ces ressauts sont le caractère extrêmement turbulent de l’écoulement, couplé à un entrainement important d’air dans le rouleau de déferlement. On discute les derniers développements en se basant sur les équations théoriques et des résultats physiques.