Hidrológiai Közlöny 1957 (37. évfolyam)

4. szám - Molnár Lajos: Folyadékáramlások törvényszerűségeinek meghatározása elektromos analógia segítségével

31Jf Hidrológiai Közlöny 37. évf. 1957. 4. sz. Molnár L.: Kisminta elektromos analógia segítségével Fémlemezzel, vagy áramvezető papirossal az elektromos modell rendkívül egyszerűen elkészíthető. A vékony sztaniol vagy alumínium fóliát vastag kartonlapra ragasztják és a határfeltételeknek megfelelően meghatározott méretarányban a műtárgy körvonalát ollóval kivágják (l\b. ábra). Ez a kivágás adja meg az egyik szélső áram vonalat. A másik áramvonal alakját, amely megfelel az alsó vízzáró réteg elhelyezkedésének, ugyancsak ollóval vágják ki. A felvíz felőli beáramlási és az alvíz felőli kiáramlási felületeken a fémfóliához vastag árambevezető síneket szorítanak és ezeken keresztül egy áramforrás áramát bevezetik a fémlemezbe. Az így elkészített elektromos modellben az U potenciálkülönbség hatására létrejött elektromos áramlási viszonyok azonosak a gát alatt a felvíz és alvíz közötti h nyomáskülönbség következtében a vízáteresztő rétegben szivárgó víz áramlási viszonyaival. Az elektromos modellen az ekvipotenciál-görbéket könnyen meghatározhatjuk. Ha az alvíz felőli árambevezető sín és egy tapogató tű közé egy voltmérőt kapcsolunk és a tűt a fémlemez felületén mozgatjuk (lib. ábra), akkor a voltmérőt a fémfóliának a tűvel érintett pontja és az árambevezető sín között létrejött potenciálkülönbséget mutatja. Ha a tűt úgy mozgatjuk a fémfólián, hogy a voltmérő állandóan az U bevezetett feszültségének 1/10, 2/10, 3/10 stb. értékére mutasson, akkor sorban megrajzolhatjuk a 10, 20, 30 stb. százalékos ekvipotenciál-görbéket. A voltmérő természetesen olyan belső ellennállású kell legyen (csővoltmérő), hogy azon keresztül áram gyakorlatilag ne folyjék át, mert különben az áramképet eltorzítja. A gyakorlatban az előzőekben tárgyalt mérési mód helyett egy sokkal könnyebben kezelhető módszert használnak amelyre a későbbiekben rátérünk. Újabban fémfólia helyett az áramtér modellezésére különlegesen gyártott áramvezető papírt használnak. A nyugati államokban a képtávírónál alkalmazott ún. Teledeltos L típusú papírt kiválónak tartják erre a célra [5, 6]. A fémfólia, illetőleg az áramvezető papír modell nagy előnye, hogy a modell rendkívül egyszerűen és gyorsan elkészíthető. Előnye továbbá, hogy az áramtér előállítására kisfeszültségű egyenáramú áramforrás használható. Hátránya, hogy csak homogén kétdimenziós tér modellezhető, továbbá a pontossága korlátozott, mert a fémlemezben vagy a papírlemezben mindig előforduló egyenetlenségek az áramképet többé-kevésbé eltorzítják. Ezektől a hátrányoktól majdnem teljesen mentes az ún. elektrolitos modell, ahol az áramlási teret elektrolit helyettesíti. Az elektrolitikus modell elkészítése azonban igényesebb munkát és fokozottabb hozzáértést követel. A kétdimenziós áramlások vizsgálatára szolgáló elektrolitos modell gondosan vízszintesre állított sík szigetelőlapon (üveglap) készül. A műtárgynak a szivárgási térbe eső körvonalát szigetelőanyagból (bakelit, üveg, viasz stb.) formázzuk ki. Az áram bevezetésére vörösréz lemezt használunk. Laboratóriumunkban kikísérleteztünk egy könynyen formázható, az üvegre vízzáróan tapadó és jó elektromos szigetelő kittszerű anyagot, amely alkalmas egyrészt az elektrolit elhatárolására, másrészt az árambevezető rézlemez és a szigetelőanyag modellrészek merevítésére. Az elkészített modellbe 2—4 cm magasságig elektrolitot öntünk, amely rendszerint csap víz. A modellbe helyezett elektrolit homogenitását időnkénti keveréssel biztosítjuk. Az elektrolitos modell egyébként úgy működik, mint a fent leírt fémlemezes, vagy áramvezető papiros modell, azzal a különbséggel, hogy az áramlási térbe váltóáramot kell vezetni a polarizáció elkerülése végett. A két rézlemez között egyenáram alkalmazása esetén fellépő polarizációs feszültség, amely az 1 voltot is meghaladhatja, erősen eltorzítaná az áramképet. Váltakozó irányú áram alkalmazása esetén ez a hatás teljes mértékben kiküszöbölhető. Az ekvipotenciálgörbék kitapogatására elvileg itt is alkalmazhatnánk váltóáramú csővoltmérőt, azonban a gyakorlatban egy sokkal egyszerűbben kezelhető 1. ábra. Vízvezetö altalajra épített gát metszete és elektromos modellje Puc. 1. Pa3pe3 u 3AeKmpmecKan MOdeAb riAomuHbi Ha eodonpoHUiiaeMOM ocmeaHUU Abb. 1. Querschnitt und elektrisches Modell eines Wehres auf durchlässigem Boden a, Vízzáró talajra épített gót metszete b, A gát elektromos modellje fem lemezből