Hidrológiai Közlöny 2006 (86. évfolyam)

5. szám - Tanulmányok, ismertetések - Sokoray-Varga Béla–Józsa János: Térbeli turbulencia –mérések felhasználása hallépcsők hidraulikai elemzésében

38 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2006. 86. ÉVF. 5. SZ. resztszelvények diszkrét mérési pontjaiban kapott értékekből a mérési ponthálóval lefedett tartományra interpolálással folytonos mezőt állítottunk elő. Emellett igazodási alapként minden ábrán feltüntettük a mérési pontok 2 perces időhosszra vonatkozó átlagsebesség-vektorait. Az ábrákon a medencéből az alvíz felé nézünk. Felhívjuk a figyelmet, hogy a mezők szürkeségi színskálái ábránként különböző léptéket jelentenek! 10. ábra. Az x-irányú sebességek eloszlása, cm/s (2003. október) A 9. ábra a mérési ponthálózatot és a pontokban számított térbeli átlagsebesség-vektorokat szemlélteti, jól kirajzolva az áramlás térbeli összetettségét. A sebességvektor koordinátatengely-irányú egyes komponensei mint skaláris mennyiségek már szelvény menti mezőként is ábrázolhatók. Az x-irányú w átlagsebesség eloszlásán (10. ábra) jól látszik a közvetlen átáramlási és a visszaáramlási zóna elhelyezkedése, valamint azok sebességviszonyai. A közvetlen átáramlási zónában alakulnak ki a legnagyobb sebességek, 80 cm/s-ot is némiképp meghaladó értékkel. Jól megfigyelhető, hogy a kifolyási nyílás erősen determinálja a közvetlen átáramlási zónát, hiszen a sáv összeszűkül, és a kifolyási szelvény irányába húzódik. A visszaáramlási zóna helye is jól megfigyelhető a terelőfal előtti tartományban kialakuló negatív, azaz a folyásiránnyal ellentétes irányú sebességekből. A visszaáramlási zónában a sebességek nagysága a 30 cm/s értéket is eléri. 12. ábra. A z-irányú turbulens diffúziós együttható eloszlása, m'/s (2003. október) Az u', v'és w'pulzációs tagok u

a, v'

2 és w

2 szórásnégyzete alapján tudjuk becsülni a turbulens kinetikai energiát, amelynek x-irányú intenzitása: Ennek eloszlásából (11. ábra) jól látható, hogy legnagyobb értékeit a közvetlen átáramlási és a visszaáramlási zóna határán veszi fel - ez az ottani erős sebességnyírás folytán egy közismerten nagy turbulens kinetikai energiatermelő terület. A pulzációs tagok idősoraiból kiszámíthatók az autokovariancia-függvények, annak a szórásnégyzetre való standardizálásával az autókorreláció-fuggvények, amelyeknek aztán első zéruspontig való numerikus integrálásával becsülhető a turbulencia T

E

I Euler-féle integrál időléptéke, a domináns turbulens örvények periódusidejének mérőszáma. A szórásnégyzet és az Euler-féle integrál időlépték alapján becsülhetővé válik a turbulens diffúziós együttható (lásd pl. Starosolszky, 1980; Muszkalay, 1980), ami turbulencia okozta diffúziós jellegű elkeveredés helyi mértékét mutatja. Példaként a z-irányú turbulens diffúziós együttható: 9. ábra. A mérési pontok elhelyezkedése és a mért átlagsebesség-vektorok (2003. október) 11. ábra. A turbulens kinetikai energia x-irányú komponensének eloszlása, cm 2/s

2 (2003. október)