Vízügyi Közlemények, 1992 (74. évfolyam)
4. füzet - Rátky István: Turbulencia az elmélet és a gyakorlat tükrében
400 Rátky Istx'án sebességeloszlási törvény felállítása még mindig nem volt elégséges ahhoz, hogy megállapítsanak egy gyakorlatias, valódi általános törvényt a sebesség vagy feszültség eloszlásra. Az ok természetesen a turbulenciában, annak nem szabatos ismeretében, figyelembevételében van. Az 1960-as évek óta már a turbulencia figyelembevételével próbálják meghatározni az univerzális törvényeket. A főáramlás irányú sebesség, a statikus nyomás és a fal csúsztatófeszültség mért eloszlásait négyszög szelvényű zárt csatornákban Leutheusser (1963) adta meg. Lényeges megállapítása, hogy a faltól távol az ún. külső rétegre nem alkalmazható az ismert faltörvény. A turbulens határréteg mérésével és közelítő számításával Bradshaw-Ferriss-Atwell (1967) foglalkoznak. Empirikus állandókat felhasználva bemutatnak egy közelítő numerikus módszert a határrétegben a főáramlás irányú közepes sebesség és a csúsztatófeszültség meghatározására. Turbulens szabad áramlásba helyezett akadály mögött kialakuló turbulens határrétegben végzett mérések eredményeit mutatják be Bradshaw-Wong (1972). A turbulens határréteg kifejlődésével, visszafűződésével, a kialakuló sebességeloszlással, a felületi súrlódással foglalkoznak. Zárt négyszög szelvényű csatornában a fő- és keresztirányú áramlási sebességeket Launder-Ying (1972) mérték. A méréseket különböző Reynolds-számok és érdességek esetén végezték. Megállapították, hogy ha a másodlagos sebességeket a súrlódási sebességekkel (U ) normalizálják, az eredmények függetlennek látszanak az érdességtől (sima vagy érdes négyzet szelvényű zárt csatornákban). Ezzel szemben, ha a normalizálást a középvonali (vagy közép-) sebességgel végzik, a másodlagos sebességek érdes medrekben sokkal erősebben mutatkoznak, mint sima medrek esetén. Sokan törekedtek arra, hogy a különböző geometriájú és érdességű laboratóriumi csatornákban végzett mérések alapján tapasztalati (vagy fél empirikus) összefüggéseket állítsanak fel az átlagos fal-csúsztatófeszültség és erő, valamint az ellenállási tényezők számítására (Glosh-Roy 1970, Kennedy-Hsu-Lin 1973, Knight 1981, Knight-Demetriou-Hamed 1984, Knight-Patel 1985). A kapott összefüggések általában a geometriai paraméterek (szélesség-mélység arány) és az érdességi arányok függvényében adják meg az átlagos értékeket. Lényeges megjegyezni, hogy laboratóriumi mérésekből, szabályos medreknél, recirkuláció nélküli áramlásoknál kapott eredmények csak igen korlátozott körülmények között alkalmazhatók Az eddigi vizsgálatok tükrében úgy tűnik: nincs egységes, geometriától ßggetlen kapcsolat a súrlódási tényező és a hidraulikus sugáron alapuló Reynolds-szám között. Közvetlen sarokkörzet kivételével érvényes a szokásos belső logaritmikus faltörvény, ugyanakkor a szilárd faltól távolabbi körzetre nincs általános törvény (Demuren-Rodi 1984). 1.2. A turbulencia paramétereinek mérése csatornákban Legtöbb kutató méréseit a jelenség matematikai leírásával párhuzamosan végezte. Az örvényegyenletek egyes tagjainak nagyságát vizsgálva próbálták tisztázni a turbulencia és a másodlagos áramlás keletkezését, transzportját és elhalását. Az általános örvényegyenlet egyszerűsített, permanens, recirkuláció mentes, főáramlás irányú alakját vizsgálták:
