Vízügyi Közlemények, 1972 (54. évfolyam)

2. füzet - Rövidebb közlemények és beszámolók

Légörvényképződés szívóaknákban 197leíró sebességtérrel való kölcsönhatás folytán a légmag mozogni kezd, s a szívóakna alakjától függően egy új helyen stabilizálódik, vagy folyamatosan mozogva a szívószájtól eltávolodik, fal közelébe kerül, ahol elhal. Ez a folyamat — csak kétdimenziós esetben — matematikailag jól követhető [1], Előfordul olyan eset is, hogy az eredő sebességtér egy másik pontjában éppen a kifejlődött örvény hatására teremtődnek meg egy másik örvény kialakulásának feltételei. Ilyenkor a jelenség mérhető periódusidővel periodikussá válik [4], [5J. A légörvény elhalása sokszor nem azért következik be, mert egy szilárd fal felemészti energiáját, hanem mert pl. a légmagban levő levegő a szivattyúba bejutva erősen lecsökkenti a pillanatnyi folyadékszállítást. Az örvény kifejlődését erősen gátolja a turbulencia, felszíni hullámzás. Részben ezzel kapcsolatosak a jelenség kísérleti vizsgálatának és modellezésének nehézségei. A szívótérbe helyezett terelőlapokon, esetleg éles iránytöréseknél, hirtelen keresztmetszet-változásoknál előálló helyi leválások szerepe kettős. Egyrészt adott esetben úgy módosítják az áramképet, hogy ott az „instabil torlópont" kialakul, másrészt a torlópontba beúszó „elemi örvények" adják az első, kis zavarást, amely megindíthatja az áramkép átváltását a stabilabb légörvényes állapotba. Mivel a rááramlási viszonyok sohasem eszményiek, ilyen kis örvények mindig vannak, tehát a helyi leválásoknak ez a szerepe nem meghatározó jellegű. Végül a leválások miatt a turbulencia nő, ebben a tekintetben örvénygátló hatásról is beszélhetünk. Külön vizsgálatot igényelnek azok az esetek, ahol a szívóaknába való belépés asszimetrikus, úgy, hogy a szivornya, vagy szivattyú tengelyére vonatkoztatva az áramlás perdületes, s így meghatározott forgásértelmű örvény alakulhat ki [3]. Erre az esetre az elmondottak közvetlenül nem érvényesek. 3. A légörvényképzödés feltételeit leíró hasonlósági hipotézis A folyadék felszínét az aknában első közelítésében síknak és a torlópont környezetéhez képest igen nagy kiterjedésűnek tekintjük. Ugyancsak igen távolinak tekintünk minden határoló falat. Ez esetben a torlópont környezetének áramlási viszonyai a „sík körüláramlása" esetének felelnek meg. Jellemző mérete egy végtelen kiterjedésű síknak nem lévén, a jelenséget leíró hasonlósági kritérium nem tartalmazhat méret jellegű mennyiséget. Másképpen fogalmazva a jelenség „önmodellező". A folyadékot ugyanakkor viszkózusnak és összenyomhatatlannak tekintjük. Fenti feltételekből kiindulva s a dimenzióanalízis módszereit alkalmazva adott aknaalak esetén: С kr з adódik, ahol tehát a vonatkoztatási sebességből és a fenti fizikai paraméterekből képzett dimenzió nélküli változó a vízfedés relatív nagyságának függvénye. A valóságban a felszín nem sík, s nem végtelen kiterjedésű. Erre a hatásra feltételezzük, hogy ideális folyadékáramlással leírható. Ezzel a feltételezéssel Froude típusú kritérium adódik, mellyel a hasonlósági kritérium keresett alakja: A hasonlósági kritérium ilyen, kissé szokatlan megfogalmazását néhány további megjegyzéssel lehet indokolni: — Az irodalom tekintélyes része azon az állásponton van, hogy a sebesség abszolút értékét s a geometriai hasonlóságot (beleértve a vízfedés relatív értékét) kell betartani a modellkísérleteknél. Ezt a véleményt számos kísérleti eredmény támasztja alá [5]. Jogos kifogás viszont, hogy a sebesség, mint dimenziós változó eleve nem lehet a hasonlóság kritériuma. Az összefüggés a lenti alakban speciális esetként tar(<T (1)