Hidrológiai Közlöny 1960 (40. évfolyam)

5. szám - Ivicsics L.: Hidromechanikai feladatok megoldása rétegkisminták segítségével

Ivicsics L.: Hidromechanikai feladatok megoldása réteg kismintákkal Hidrológiai Közlöny 1960. 5. sz. 359 A szivárgási kismintáknál sok esetben megnehezíti a kísérletező mérnök munkáját az a körülmény, hogy a vizsgálatoknál használt vízből, a levegő és a víz hőmérsékletkülönbségének eredményeképpen levegőbuborékok válnak ki. Ezek a kismintába beépített homok egyes szemcséihez hozzátapadnak, elfoglalják a szemcsék közötti szabad hézagok bizonyos részét, ennek eredményeképpen számottevő mértékben megváltozhat a szivárgási sebesség, illetőleg az átszivárgó vízhozam. A szivárgási kismintába beépített homoktalajban, tekintettel arra, hogy rendszerint hoszszabb időn át van a medence vízzel feltöltve, szerves változások, bomlási folyamatok mehetnek végbe. Ezeknek eredményeképpen a megfigyelési, mérési eredmények esetleg nem elhagyagolható mértékben változnak meg. Mindezek a nehézségek réteg-kisminták esetén nem fordulnak elő. A réteg-kisminták — bár alkalmazásuknak nagyon sok előnye van — nem minden hidromechanikai feladat megoldásánál használhatók egyformán jó eredménnyel. Sok esetben azonban nagyon nagy mértékben megkönnyítik a feladatok megoldását, és így érdemes megismerni alkalmazásuk lehetőségeit, módjait és a kutatási tervek kidolgozásánál célszerű minden esetben figyelembe venni. Természetesen ezenkívül még számos más vizsgálati módszer is áll a kutatómérnök rendelkezésére, s a kísérleti tervek kidolgozásának egyik fő célja az, hogy a munka kezdetekor szemlét tartsunk az alkalmazható módszerek, műszerek, berendezések felett, és közülük a feladat jellegének leginkább megfelelőket válasszuk ki. Összefoglalás A hidromechanikai feladatok megoldásánál számos esetben eredményesen használhatjuk fel az analóg jelenségek fogalmát. Analóg jelenségeknek azokat az egymástól eltérő jellegű fizikai jelenségeket tekintjük, amelyek lefolyását olyan egyenletek jellemzik, amelyek közös matematikai alakra hozhatók, de az egyes jelenségeket jellemző, egymásnak megfelelő mennyiségek egymással részben vagy teljes számukban nem azonosak. Gyakran oldunk meg szivárgási feladatokat annak az alapgondolatnak felhasználásával, hogy a szivárgó vízmozgás, valamint az elektromos áramnak elektrolitban vagy más vezetőben történő terjedése analóg jelenségek. A szivárgó vízmozgásnak nemcsak egy, hanem több analóg megfelelője is van. így pl. a szivárgás analóg megfelelője bizonyos hőtani, mágneses, szilárdságtani stb. jelenségek. Bizonyítható, hogy a szivárgásnak bizonyos feltételek teljesülése esetén analóg megfelelője az a jelenség is, amikor két, egymással párhuzamos síklap között vékony rétegben kis sebességgel viszkózus folyadék mozog. Ugyanis a mozgási sebesség két összetevőjét mindkét esetben matematikailag azonos alakú egyenletek jellemzik, azonban az áteresztőképességi együtthatót mind a szivárgás, mind pedig a síklapok közötti mozgás esetén másként értelmezzük, és a jelenségek egymástól fizikailag lényegesen különböznek. A bizonyítás során a Navier—Stokes egyenletből indulunk ki. Ebből bizonyos egyszerűsítő feltevések alkalmazásával a sebességösszetevők kiszámíthatók Az egyszerűsítő feltevések között szerepel a tehetetlenségi erők zérus volta is, ez a feltételezés azonban nem minden lamináris mozgásra vonatkozóan állja meg a helyét. A szivárgó folyadékmozgás és a párhuzamos síklemezek között, vékony rétegben lejátszódó folyadékmozgás analógiája alapján szerkesztett kismintákat réteg-kismintáknak nevezzük. Minthogy nemcsak az utóbb említett két jelenség, hanem a turbulens és a lamináris mozgás is analóg jelenségek, a réteg-kismintákat nemcsak szivárgási, hanem bizonyos esetekben egyéb jelenségekkel kapcsolatos feladatok megoldásánál is alkalmazhatjuk. Azt a körülményt, hogy a lamináris és a turbulens mozgás analóg jelenségek, a Navier— Stokes és a Reynolds-egyenletek, valamint a lamináris és a turbulens mozgás esetén felírt folytonossági egyenlet, továbbá a molekuláris nyírófeszültség és a Boussinesq-féle látszólagos nyírófeszültség definicióinak egybevetésével, és a két jelenség fizikai jellegzetességeinek összehasonlításával bizonyíthatjuk. IRODALOM 1. R. Dachler: Grundwasserströmung. Wien, 1936, Julius Spinger Verlag. 2. V. I. Aravin : Osznovnie voproszi ekszperimentalnogo isszledovanija dvizsenija gruntovih vod v scselevom lotke. Izv. NIIO. t. 23 (1938). 3. E. Oünther : Untersuchung von Grundwasserströmungen durch analógé Strömungen zaher Flüssigkeiten. Forschung Ingenieurwesen, Band 11. (1940) H. 2. 4. E. Oünther : Lösung von Grundwasseraufgaben mit Hilfe der Strömung in dünnen Schichten. Wasserkraft und Wasserwirtschaft, 35. (1940) H. 3. 5. J. Kozeny : Hydraulik. Wien, 1953. Julius Spinger Verlag. 6. H. Schlichting: Grenzschicht-Theorie, Karlsruhe, 1951. Verlag G. Braun. 7. P. Ja. Polubarinova—Kocsina : Teorija dvizsenija gruntovih vod. Moszkva, 1952. 8. J. Smetana : Hydraulika. Prága, 1957. Nakladatelstvi Ceskoslovenské Akademie Viéd. 9. J. őistin : Pouzité Stérbinového modelu píi vyzkumu proudení gravitacní vody v zemine. Vodní hospodáfství, 1956. é. 6. 10. H. S. Hele—Shaw: Investigation on the nature of surface resistance of water and of stream motion under certain experimentál conditions. Trans. Int. Nav. Areh., XI. 25 (1898). 11. J. őistin, V. Hálek: Pouzití experimentálních metod pri vyzkumu infiltrace z rek a vodních nádrzí. Brno. Konference a hydrotechnickém vyzkumníctví 20—22. 10. 1959. 12. F. Hálek : Príspevek k teoretickému a experimentálnímu fesení nestacionárního pohybu podzemní vody. Vodohospodáfsky őasopis. SAV. 1959. VII. 2. 13. V. Hálek : Experimentálni vyzkum rezimu podzemních vod na lavém brehu vodného díla Wolfsthal-Bratislava. Brno, Konference o hydrotechnickém vyzkumníctví 20—22. 10. 1959. 14. Gyalókay M., V. Hálek, V. Zajííek: Folyómenti területsávok geohidrológiai feladatainak megoldása, különös tekintettel a Közép-Duna felső szakaszára. Vízügyi Közlemények, Budapest, 1959. 4. 15. L. G. Lojcjanszkij: Mehanika zsidkoszti i gaza. Goszudarsztvennoje izdatelsztvo tehniko-teoreticseszkoj literaturi. Moszkva—Leningrád, 1950. 16. Shih-i Pai : Viscous Flow Theory. D. Van Nostrand Company, Inc. Princeton, 1956.