هیدرولیک، تکنولوژی و علوم کاربردی اعمال‌شده با استفاده از مهندسی، شیمی و دیگر علوم مربوط به خواص مکانیکی و استفاده از مایعات است. در یک سطح بسیار پایه‌ای، هیدرولیک مکمل پنوماتیک است که در مورد گازهاست. مکانیک سیالات، پایه تئوری هیدرولیک را تهیه می‌کند که تمرکز آن روی مهندسی کاربردی با استفاده از خصوصیات سیال است. هیدرولیک در کاربردهای قدرت سیال برای تولید، کنترل و انتقال قدرت با استفاده از مایعات تحت فشار استفاده شده است.

سامانه‌های هیدرولیک که یکی از ۲ زیرمجموعه کلی سامانه‌های انرژی سیالات هستند (نوع دیگر پنوماتیک است)، برای انتقال انرژی استفاده می‌شوند. مزیت هیدرولیک نسبت به روش‌های انتقال انرژی مکانیکی و الکتریکی، قابلیت افزایش نیرو در حین انتقال و تغییر سریع جهت حرکت است؛ از آنجا که در هیدرولیک انتقال انرژی با کمک یک سیال هیدرولیکی انجام می‌شود و سیالات به طور کلی قابلیت شکل‌پذیری دارند و می‌توان آن‌ها را از مسیرهای دلخواه عبور داد.

موضوعات هیدرولیک از طریق بعضی بخش‌های علمی، بسیاری از مولفه‌های مهندسی مفاهیم پوشش مثل جریان لوله، طراحی سد، سیالات و مدار کنترل سیال را پوشش می‌دهد. قوانین هیدرولیکی به طور طبیعی در بدن انسان در سیستم عروقی مورد استفاده قرار گرفته است. هیدرولیک سطح آزاد شاخه‌ای از تقسیمات هیدرولیکی است که با جریان سطح آزاد مانند رودخانه‌ها، کانال‌ها، دریاچه‌ها، دریاها و مدخل‌ها سر و کار دارد. یکی از زیرمجموعه‌های هیدرولیک، هیدرولیک کانال باز است که جریان در کانال‌های باز را بررسی می‌کند.

جریان کانال باز، شاخه‌ای از مکانیک سیالات و هیدرولیک و نوعی از جریان مایع داخل مجرایی با سطح آزاد است که به عنوان کانال شناخته شده است. انواع دیگر جریان در مجرا، جریان لوله است. این دو نوع جریان بسیار شبیه به هم هستند اما در یک نکته مهم متفاوتند: سطح آزاد. جریان کانال باز داریای سطح آزاد است، در حالی که لوله، سطح آزاد ندارد.

جریان کانال باز بر اساس تغییر در عمق جریان با توجه به زمان و مکان به انواع زیر طبقه‌بندی می‌شود:

زمان به عنوان معیار

جریان پایدار

عمق جریان در طول زمان تغییر نمی‌کند یا عمق در طول بازه زمانی مورد نظر ثابت است.

مکان به عنوان معیار

جریان یکنواخت

عمق جریان در هر مقطع از کانال یکسان است. جریان یکنواخت با توجه به تغییرات عمق با زمان می‌تواند پایدار یا ناپایدار باشد. (اگرچه جریان یکنواخت ناپایدار نادر است.)

جریان متغیر

عمق جریان در طول کانال تغییر می‌کند. از لحاظ فنی، جریان متغیر ممکن است پایدار یا ناپایدار باشد. جریان متغیر به دو دسته تدریجی و سریع دسته‌بندی می‌شود.

۱. جریان متغیر سریع

عمق در طول مسافت کوتاه ناگهان به طور نسبی تغییر می‌کند. جریان متغیر سریع به عنوان یک پدیده موضعی شناخته شده است. مانند پرش هیدرولیکی و افت هیدرولیکی.

۲. جریان متغیر تدریجی

عمق جریان در طول یک مسافت طولانی تغییر می‌کند.

جریان ماندگار

دبی در این جریان در طول کانال ثابت است. این جریان اغلب یک جریان پایدار است. این جریان پیوسته در نظر گرفته می‌شود و بنابراین می‌تواند با استفاده از معادلات پیوستگی برای جریان پایدار ماندگار توصیف شود.

جریان غیرپیوسته یا متغیر فضایی

دبی جریان پایدار در طول یک کانال یکسان نیست. این موضوع زمانی اتفاق می‌افتد که آب وارد کانال می‌شود یا کانال را ترک می‌کند. نمونه‌ای از جریان ورودی کانال می‌تواند یک جاده فرعی باشد. یک نمونه از جریان خروجی کانال، یک کانال آبیاری است. این جریان را می‌توان با استفاده از معادله پیوستگی برای جریان ناپایدار پیوسته توصیف کرد که نیاز به توجه به اثر زمان دارد و شامل یک عنصر زمانی به عنوان متغیر است.

رفتار جریان کانال باز توسط اثرات ویسکوزیته و گرانش نسبت به نیروهای ناشی از جریان کنترل می شود. تنش سطحی یک نقش جزئی دارد اما در اکثر شرایط به عنوان یک عامل حاکم نقش قابل ملاحظه ای ایفا نمی کند. بسته به اثر ویسکوزیته (لزجت) نسبت به اینرسی، که با عدد رینولدز نشان داده می‌شود، جریان می‌تواند به صورت آرام، آشفته یا انتقالی باشد.

منبع: wikipedia