پرش هیدرولیکی از نوع جریان‌های متغیر سریع بوده که از ابتدا تا انتهای آن تلاطم و پیچش سطحی آب وجود دارد و به عنوان پدیده اتلاف کننده انرژی شناخته می‌شود. در این پژوهش به شبیه‌سازی عددی پرش هیدرولیکی در حالت پله منفی ابتدایی 3 و 6 سانتی‌متر، زبری بستر 2 سانتی‌متر و شیب معکوس 5/1 و 3 درصد پرداخته شد. در این پژوهش از مدل‌های آشفتگی RNG و k-ε استفاده شد. همچنین، از دو نوع شبکه‌بندی یکنواخت و غیر یکنواخت استفاده شد. با توجه به نتایج مدل‌سازی عددی، مدل آشفتگی RNG آشفتگی میدان جریان را در مقایسه با مدل آشفتگی K-ε با دقت بیشتری محاسبه نمود. میزان شاخص‌های آماری NRMSE، R2 و d برای نتایج شبیه‌سازی عددی نیمرخ سطح آب به ترتیب 1/10، 993/0 و 994/0 به‌دست آمد. همچنین مقدار این شاخص‌ها برای نتایج شبیه‌‌سازی نیمرخ سرعت به ترتیب 36/16، 944/0 و 97/0 محاسبه شدند. خطای مدل عددی در محاسبه مقادیر نیمرخ سرعت در مقایسه با نیمرخ سطح آب بیشتر بود، که علت آن را می‌توان در تلاطم شدید جریان و نوسانات سرعت لحظه‌ای در هر راستای قائم در محدوده وقوع پرش هیدرولیکی و تشدید اختلاط آب و هوا دانست. مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج آزمایشگاهی پروفیل سطح آب، پروفیل سرعت، نسبت اعماق مزدوج، طول غلتاب و طول پرش هیدرولیکی و نسبت افت انرژی نشان دهنده قابلیت مدل عددی در شبیه‌سازی سه بعدی میدان جریان پرش هیدرولیکی آزاد می‌باشد.