Hydraulic jumps when filling a tank

The most impressive hydraulic jump might be in the Denmark Strait, but there are others around, too! [deutscher Text unten]

When filling the big wave tank with a hose, we can see a hydraulic jump. Of course, the flow field isn’t mainly controlled by hydraulics, but still we see the Froude number changing from greater 1 to less than 1 – there is a clear boundary where the surface height jumps up and waves, that were flushed away closer to the point of impact, start propagating.

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Hydraulic jump as seen from above. – Hydraulischer Sprung von oben gesehen. In diesem Bild sieht man, warum man von Strömen und Schießen spricht, oder?

Beim Befüllen des großen Tanks für die Wellenexperimente kann man schon interessante Phänomene beobachten. Obwohl die Theorie der Hydraulik die meisten Prozesse in diesem Beispiel nicht beschreibt, kann man trotzdem einen hydraulischen Sprung erkennen, an dem die Höhe der Wasseroberfläche auf einmal sprunghaft ansteigt. Am hydraulischen Sprung ist die Froude-Zahl genau 1. Auf der Seite hin zum Auftreffpunkt des Wasserstrahls schiesst das Wasser – das heisst, es fliesst schneller als die Wellengeschwindigkeit – alle Wellen werden also weggespült und können sich nicht in alle Richtungen ausbreiten. Auf der anderen Seite des Sprunges fliesst das Wasser langsamer als die Wellengeschwindigkeit, Wellen können sich also ausbreiten.

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