Wechselsprung

Strömen und Schießen an einem Überfallwehr: Knapp unterhalb der Wehrkrone geht die Strömung vom Strömen zum Schießen über, löst sich in einzelne fallende Wasserschwaden auf und wird durch Lufteintrag „weiß“. Unten vor dem fallenden Wasser springt die Strömung im Wechselsprung wieder vom Schießen zum Strömen zurück, hier bildet sich eine Wasserwalze.
Hydraulischer Sprung im Waschbecken. Im Zentrum besteht schießender Abfluss, der etwa kreisförmige Wellenrand markiert den Sprung zum strömenden Abfluss.

Der Wechselsprung (auch Wassersprung oder Hydraulischer Sprung) ist ein Begriff aus der Hydromechanik offener Gerinne. Es handelt sich um einen abrupten Fließwechsel von sehr schnellem zu sehr langsam fließendem Wasser. Ein hydraulischer Sprung ist z. B. die Wasserwalze.

Der umgekehrte Fall (siehe Abschnitt Abgrenzung unten) ist zwar auch ein Fließwechsel, erfolgt aber kontinuierlich.

Abflussgeschwindigkeiten bezogen auf die Wassertiefe

Wenn der Abfluss in einem Gerinne schneller ist als die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Störungen (Wellen), dann wird dies als schießender oder überkritischer Abfluss bezeichnet ().

Wenn der Abfluss langsamer ist als die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Störungen, dann wird dies als strömender oder unterkritischer Abfluss bezeichnet ().

Zur Unterscheidung benutzt man die Froude-Zahl:

mit

Wechselsprung

Ein Wechselsprung entsteht beim Fließübergang vom schießenden zum strömenden Abfluss:

Ein analoges Phänomen sind Stoßwellen in Gasströmungen. Dabei entspricht die Mach-Zahl in Gasen der Froude-Zahl in Gerinneströmungen.

Der Mechanismus der Energieumwandlung beim Wechselsprung ist demjenigen beim Brechen von Brandungswellen verwandt.

Abgrenzung

Die andere Art von Fließübergang (kein Wechselsprung) besteht beim Übergang vom strömenden zum schießenden Abfluss:

Siehe auch

Literatur

Einzelnachweise

  1. ↑ Wolfgang Schröder: Fluidmechanik. Wissenschaftsverlag Mainz in Aachen 2004, ISBN 3-86130-371-X, S. 125.