[特別版 水理学シリーズ 目次]

【 水 理 学 第18回】(08.10.06)

さぁ!いよいよ、跳水現象の解説になります。

「なんと、14回から17回まで、次回予告タイトルを4回もだしてはずしました。」

そ・・・それは・・ハマッてる台だ。・・・・当たれば10連荘か・・・あるいは単発でオワリか・・・・

ぃや〜・・・なんとなく順を踏むとですね・・・・なかなかここまでたどり着けませんでした。

【とにかく記号のおさらい】

常流流れFr<1の場合 平均流速はUm、推進は hm、勾配は Im

射流流れFr>1の場合 平均流速はUs、推進は hs、勾配は Is

限界流Fr=1の場合は  平均流速はUc、推進は hc、勾配は Ic



【その2、急な勾配から緩やかな勾配に変化するときぃ】

こんな場合ですね。その1と同じく、水路幅は∞大で考えましょう。

あるいは水路幅一定でもいいです。
 

さぁ!この勾配の変化付近の水面形はどうなると思いますか?
 

「跳水、跳水です。跳水現象が発生します。こうです。」

おーすばらしぃ・・・で?

どうして、そこで水が跳ねる、水面に段差ができると思ったのですか?

「え?なんかハナシの流れだと、勾配変化点で、そぅゆぅのが起こるらしいから・・・

今回も、跳水が生じるのは、急から緩いになるかと・・・」
 

残念でした。

「え?違うの?じゃ、ドコ?ドコなの?ドコドコ????どこで跳水?」

きまってません。

「は?」

はっきりとはいえません。

「え?なんで?だってソコが限界流 Fr=1になる場所なんでしょう?」

Fr=1にはなりません。

射流から常流に変化する際には、Fr=1を通過しない、と思って下さい。

「思えません。」

昨日、常流から射流への水面形は、連続的に変化すると、見事な見解を述べられましたね。

「むふふ・・・そうですよ。」

じゃ、こんどの水面形は?

「跳水です・・・・。って・・・・これは・・・見事に不連続です。」
 

そうです。そのとおり。射流から常流に流れが変化する場所は、

水面形も平均流速も連続的に変化しません。

どん!と変わります。

その変化点は、水が跳ね、平均流速など計測不能なほど流速はめちゃくちゃな乱流状態。
 

そして、この跳水の発生位置は、

勾配変化点の常流側にも下流側にも生じる場合があるのです。

だから、こんな場合も

「はぁ・・・・ずいぶんと上流側で・・跳水が起こってますね。もじゃもじゃっと手書き線で・・・
 

こんな場合も、考えられます。


「こんどは、常流勾配のほうまで射流になってから跳水が起きてる!」
 

計算でその位置を出せないことも・・・・ないのですが、結構難しい。

ぴたっと、この場所で跳水・・・というほど理論的に求められるものではなくなります。

「な・・・なんで?いきなり不正確になるの?」

射流状態の平均流速をどれだけ正確に計算できるか。

常流状態の平均流速をどれだけ正確に計算できるのか。

粗度係数の選択を見事に正確に行なって・・・・

射流流れの慣性力が 常流水深との差による波 の砕ける力に打ち勝つ位置。

それが跳水の位置となります。
 

まぁ流れによって、変わるんですよ。コロコロと。
 

ただし、大体ここ、っていう場合はあります。

「なんだ、解るンじゃん。どういう場合ですか?」

下流側の常流のFrがとっても小さい、つまり流れが穏やかーで水深が深いと、

跳水が発生する位置は、それぞれの水位が一致した場所で跳水が発生します。

「・・・・滝が落ちる場所みたいね。」

そ、それはちょっと、違うけど・・・・



【そこでまとめ】

跳水現象

蛇口の水を流しに流す際にも、もちろん。見られます。

是非、流しで跳水。流しで射流

流しで常流のご見学

流しっぱなしで ご鑑賞


 第19話 

跳水発生のメカニズム

につづく。

「え?まだ跳水なの?」


 
Editor (oo)Tsuyoshi UMETSU Ph.D.
Associate Professor 
Maebashi IInstitute of Technoloy