Vízügyi Közlemények, 1957 (39. évfolyam)
1-2. füzet - II. Szesztay Károly: Az áramlási sebesség számítása. Tervezési segédletek
Az áramlási sebesség 29 A Reynolds számnak'ez az értelmezése a (9) képletből az alábbi meggondolásokkal bontakozik ki. A kinematikus nyúlósságot a dinamikus nyúlóssággal (-17) és a sűrűséggel (e) kifejezve v = 5- (10) Mivel továbbá a hidraulikus sugár a szelvényterület és a nedvesített kerület (P) hányadosa : F ve p (U) P г] Ebben a kifejezésben a számláló az egyes keresztszelvényeken időegységenként átáramló anyagmennyiséget, az eleven tömegei jelöli. A szilárd mederben kialakuló áramlás egyes keresztszelvényeiben a sebességeloszlás sohasem egyenletes, mert a határoló fal mentén — a mederanyag és az áramló közeg molekuláinak vonzása folytán — álló molekularéteg helyezkedik el. A mederfaltól az áramló közeg belseje felé haladva a sebesség egyre növekszik, és a szelvény középső részén éri el a maximumát. A sebességnek a keresztszelvényen belüli változásából következik, hogy az áramló közeg belsejében az egyes molekulák külső szomszédjaikhoz képest folytonosan előresietnek, belső szomszédjaiktól viszont egyre lemaradnak. Ez a lemaradás, ill. előresietés csak akkor történhetne minden következmény nélkül, ha az egyes molekulák „tökéletesen függetlenek" lennének egymástól. A szomszédos molekuláknak kétféle vonatkozásuk van egymáshoz : (1) a távolság négyzetével arányos molekuláris vonzóerő (kohézió) és (2) a hömozgásból adódó állandó összeütközések. Mindkét vonatkozás kiegyenlíteni igyekszik a sebességeloszlás egyenetlenségét, ellene szegül az áramlásnak. Ezt az áramló közeg belsejében fellépő ellenállást belső súrlódásnak nevezzük. A belső súrlódás mértéke az anyagok egyéni sajátosságai (legfőképpen a molekulák egymástóli átlagos távolsága) szerint változik. Szilárd anyagoknál olyan nagy, hogy a szomszédos molekulákat mereven egymáshoz köti, áramló mozgásról itt szó sem lehet. Folyékony halmazállapotban már lazább a molekulák közötti kapcsolat : a méz, a viasz, a sűrű olajok még aligalig csepegnek, de a víz, tej, benzin, petróleum és a többi kisebb belső súrlódású (kevésbé nyúlós) társaik belsejében már viszonylag könnyen megy a szomszédos molekulák elválása. A gáznemű anyagoknál még sokszorosan nagyobb a szomszédos molekulák közötti távolság, ezeknél igen kicsi a belső súrlódás. A kohézióból származó belső súrlódás fajlagos értékét T^-gyel, a hőmozgással kapcsolatosét Tj 2-vel jelölve : V = Vi + V2 (12) A kohézióból származó belső súrlódás az áramvonalak mentén elhelyezett egységnvi felületen dv T = 7 J l— (13) dz csúsztató feszültséggel jellemezhető, ahol dv/dz a sebességváltozás mérőszáma a vizsgált felületre merőleges г irányban (a szomszédos molekulák sebességkülönbségére utaló mennyiség). A kinetikus hőelmélet tételei szerint a molekulák hömozgásából származó belső súrlódás az f]2 = 0,49 us s (14) kifejezéssel jellemezhető [5, 394. oldal], ahol и a hőmozgás átlagos sebessége (számértéke a hőmérséklettől és a molekulasúlytól függően 100 m/s nagyságrendben mozog!) és s a molekulák közötti térségben ütközés nélkül megtehető átlagos „szabad úthossz" (nagyságrendje 10~ 5 —10~ 6 cm).
