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Hydraulic jump and choking of flow in pipe with a change of slope

Journal of Hydrodynamics 2022年第6期34卷 1044-1066页

作者： Rui Zeng S.Samuel Li Department of Building Civil and Environmental EngineeringConcordia UniversityMontrealCanada

This paper investigates hydraulic jumps in sloping pipes by means of wall-resolved large eddy simulation(LES).The purpose is to achieve an improved understanding of jump behaviours driven by pipe discharge and *** LES model predicts the hydraulic jump as a 3-D two-phase flow,with air as the gas phase and water as the liquid *** predictions yield instantaneous velocity and pressure fields as well as fluid volume *** instantaneous flow variables allow ensemble averages,which quantify the internal structures and integral properties of the hydraulic *** predicted instantaneous velocity shows spectra in consistency with the well-known Kolmogorov−5/3 *** ensemble averages of air and water velocities,free-surface profile,roller length and aeration length,compare well with available experimental *** jump behaviours are *** aspects such as free-surface fluctuation and jump-toe oscillation resemble the classical hydraulic jump on horizontal *** like the 3-D distributions of core jet,vorticity and aeration are much more *** on the pipe discharge and slope,the resulting jump can be a complete or an incomplete *** incomplete hydraulic jump causes choked flow *** has severe consequences on drainage conditions in sewer pipes laid on sloping *** paper proposes using the Okubo-Weiss parameter as a new way to subtly delineate the region of hydraulic *** is much more efficient and less ambiguous,compared with traditional visual inspections.

关键词： Hydraulic jump sloping pipe two-phase bubbly flow large eddy simulation(LES) choking of flow Okubo-Weiss parameter

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