Hidrológiai Közlöny 1954 (34. évfolyam)

1-2. szám - Szigyártó Zoltán: Javaslat nyílt és zárt szelvények formatényezőjének definíciójára

llf Hidrológiai Közlöny. 34. évf. 1954. 1—2. sz. HIDRAULIKA A szerző természetes vízfolyások, nyilt és zárt csatornaszelvények jellemzéséhez javaslatot dolgoz ki általános' hidraulikai formatényező alkalmazására. Formatényezőjének felhasználását a tanulmányban gyakorlati példán mutatja be. A példa kapcsán megállapíthatjuk, hogy a tényező valóban jól használható és egyes gyakorlati kérdések megoldásában kiváló segédeszköz lehet. Javaslat nyílt és zárt szelvények formatényezőjének definíciójára SZIGYÁJITŐ ZOLTÁN A napjainkban folyó hidraulikai kísérletek mind élesebben mutatnak rá a szelvény alakjának ós hidraulikai viselkedésének szoros kapcsolatára. Felmerült tehát egy olyan formatényező bevezetésének szükségessége, melynek segítségével ezt a hatást számításainkban is érzékeltetni tudjuk. A formatényező általános érvényű megállapítása helyett tudtunkkal mindezideig csak bizonyos — legtöbbször kísérletekkel megállapított — korrekciós tényezők bevezetését alkalmazták, az egyes olyan hidraulikai problémáknál, ahol éppen erre égetően szükség volt. (Utalunk pld. a permanens változó vízmozgási jelenség újabb vizsgálataira, ahol a duzzasztási görbe számításának végeredményében alakra jellemző kitevőként Bresse „széles négyszögalakú szelvényekre" n = 3, Tolkmitt „lapos csészeszelvényekre" n = 4, Puppini ,,háromszögalakú szelvényekre" n = 5, felvételét ajánlja.) Ennek és az ezekhez hasonló más eljárásoknak három nagy hibája van : 1. Nem definiálják az alakot pontosan, hiszen pl. lapos négyszögszelvény egy 1,0x0,1 méteres, de lapos egy 2,0 X 0,1 méteres is, s a kettő között hidraulikai szempontból kétségtelenül különbség van. 2. Maguk a számok — meghatározási módjukból következően — számítás szempontjából érzéketlenek az alak még nagyobb mértékű megváltozására is. 3. Ezek a korrekciós tényezők más hidraulikai feladatok megoldásánál általában nem alkalmazhatók. > Ezeknek a hibáknak kiküszöbölése céljából teszünk kísérletet a következőkben a formatényező fogalmának újabb meghatározására. A formatényező alakjának levezetése Bahmeteff szerint a szelvény-keresztmetszetre hidraulikai szempontból az egységnyi esés mellett szállított vízhozam — az úgynevezett fajlagos vízszállítóképesség (vízhozammodulus) — nagysága a jellemző. Ennek értéke ezek alapján a K =fCYlt (1) képletből számítható, ahol K a fajlagos vízszállítóképesség, / a keresztmetszet területe, R a keresztmetszet hidraulikus sugara, C a Chezy-féle sebességi tényező. * Az Építőipari Műszaki Egyetem I. sz. Vízépítéstani tanszékén készült dolgozat. Ez a képlet kétségtelenül érvényes mind gravitációs, mind nyomásalatti vízmozgásra. Lényégében ugyanis az ismert / v

k = C ][ RI (2) képletből származik, amelyet ugyan Chezy nyílt szelvényekre vezetett le, de, ha 7-vel általában a nyomásvonal relatív esését jelöljük, érvényes marad nyomásalatti csövekre is. A fajlagos vízszállítóképesség képletében szereplő három érték közül az / és R a szelvényalak hidraulikai jellemzője. Kérdéses tehát csak a C tényező szerepe lehet. Ennek az értéke viszont a mai ismereteink szerint felírható, mint : C^C (J-, Re, cp), (3) ahol 8 az abszolút mederérdesség, R a hidraulikus sugár, Re a Reynolds-féle szám, cp pedig a formatényező. A Re kifejezése azonban a definíció szerint: Re = vicL (4) ahol Vk a szelvény középsebességét v a folyadékot jellemző kinematikus nyúlósságot, L pedig egy, a szelvényre jellemző hosszat jelent. Viszont egységnyi esés esetén : K Vk = -p L pedig szokás szerint : körszelvénynél L = d — 4i? nyíltszelvénynél L = R (5) (6) (?) a (4), (5), (6) és (7) képletek ennek következtében összevonhatók : Re = Re (K, v, f, R) alakra. (8) Ez azonban azt jelenti, hogy a (3)-as összefüggés egységnyi esés esetén a C =G (K, e, v, f, R, cp) (9) függvénykapcsolatba foglalható össze, vagyis az (1) képlet által jellemzett összefüggés végeredményül 0 (K, e, v, •/, R, cp) = 0-vá alakul. (10) Ez az utóbbi kifejezés.tehát azt mutatja, hogy a K értéke végeredményben a meder abszolút érdességétől, a benne mozgó folyadék kinematikus