Hidrológiai Közlöny 1957 (37. évfolyam)

4. szám - Molnár Lajos: Folyadékáramlások törvényszerűségeinek meghatározása elektromos analógia segítségével

31Jf Hidrológiai Közlöny 37. évf. 1957. 4. sz. Molnár L.: Kisminta elektromos analógia segítségével 4. ábra. A Mélyépítési Tervező Vállalat geoelektromos laboratóriumának elektromos analógiái berendezése sík áramlások vizsgálatára. Puc. 4. Oöopydoeanue e eeosAeKmpuHecKoü Aaöopamopuu „nur u nc" ÖAH uccAedoeanun riAociaix nomoKoe c MCmodoM 3AeKmpuiecKoü anaAoeuu Abb. 4. Versuchseinrichtung des geoelektrischen Laboratoriums im Ingenieurbüro für Tiefbau (Mélyépítési Tervező Vállalat, Budapest) für die Untersuchung ebener Strömungsprobleme an Hand der elektrodynamischen Analogie v lerövidítsék, valamint azekvipotenciál-görbék megrajzolását lehetőleg automatizálják. A Proceedings 1955. évi száma [7] beszámol egy félautomatikus készülékről. Anélkül, hogy a berendezést részletesen ismertetné, a szerző leírja, hogy az elektromos modellre egy pantográfot szereltek. A modell és a pantográf közé egy különleges elektromoskapcsolást iktattak, amelyet úgy szabályoztak, hogy amikor a modellen bekövetkezett az egyensúlyi állapot,, nagyfeszültségű szikra pattant ki a pantográf rajzoló csúcsáról egy alumínium lemezre, amely a rajzpapír alatt volt elhelyezve. A szikra kis lyukat éget a papíron, ezáltal az egyensúlyi helyzet egy pontját rögzíti. Az észlelőnek nem kell mást tennie, mint a tapogatótűt az ekvipotanciál-görbén végig mozgatni (illetőleg annak a közelében azt keresztező mozgást végezni). A készülék az ekvipotenciál-görbét automatikusan rögzíti. Egy teljesen automatikus berendezést terveztek Druzsinin N. I. és Noveckij P. V. [8] szovjet kutatók. Az ekvipotenciógrának elnevezett készülék egy gombnyomásra minden további beavatkozás nélkül a modell bonyolultságától függően 10—40 perc alatt fotooptikai úton megrajzolja az ekvipotenciál görbesereget. Inhomogén áramlási» tér elektromos modellje Rétegzett áramlási tér esetén az elektromos modell hasonlóan készíthető el, mint homogén tér esetén, azzal a különbséggel, hogy a vízvezető réteg vízáteresztőképességi együtthatójának megfelelő arányban különböző elektromos vezetőképességű elektrolitot alkalmazunk. A réteghatároknál a különféle elektrolitok szétválasztására laboratóriumunkban cellofán lemezt, illetőlet újabban kolloiddal impregnált nylon szövetet alkalmazunk. Számos kísérletet végeztünk a külföldön használatos egyéb szétválasztási módszerekkel is, pl. szigetelőlemezre tekercselt dróttekercs és sakktáblaszerűen átlyukasztott és áramvezető anyaggal kitöltött szigetelőlemezes megoldás (9), azonban ezek a modellek nem adtak kielégítő eredményt. Különösen azokon a helyeken, ahol az áram, ill. ekipotenciál görbék hegyes szögben metszik a réteghatárt , a görbék nemcsak megtörtek, hanem erősen el is tolódtak. Celofán, illetőleg nylon elválasztó lemezzel, mint azt az alábbiakban bemutatott ábrákon láthatjuk, ezek a hibák nem fordulnak elő. Másik módja a többrétegű modell elkészítésének az, hogy az áramlási teret modellező elektrolitban lépcsőket építünk be és ezáltal az elektrolit réteg vastagságát a k tényező arányában állítjuk be. Ahol a vízáteresztő képességi tényező nagyobb ott vastagabb, ahol kisebb, ott a modell fenékszintjének lépcsőzetes megemelésével vékonyabb vízréteget állítunk elő. Ezt a megoldást is gyakran alkalmazzuk ott, ahol a rétegek k tényező aránya nem haladja meg a tízszeres értéket. Nagy előnye ennek a megoldásnak, hogy nem ugrásszerű, hanem folyamatos k tényező változások is könnyen modellezhetők. Térbeli áramlások elektromos modellje Háromdimenziós áramlási terek áramképének meghatározására térbeli elektromos modell készítendő. A szivárgási tér a legtöbb esetben elektrolitból modellezhető. Egy akváriumszerű, megfelelő méretű elektromos szigetelőből készített edény fenekén elkészítjük az áramlás határfeltételének megfelelően a műtárgy és a felszín kicsinyített modelljét. Ezután az edényt megtöltjük vízzel olyan magasságig, amely megfelel a vízvezető réteg vastagságának. A modell természetesen éppen fordítva („fejjel" lefelé) helyezkedik el, mint a valódi műtárgy, ez azonban a vizsgáitokat nem zavarja. Amennyiben a vízvezető réteg nem homogén, abban az esetben víz helyett agar-agar kolloiddal töltjük meg az edényt és a rétegződésnek megfelelően a kolloid rétegek elektromos vezetőképességét a vízáteresztő képesség arányában állítjuk be [10]. Az agar-agar kolloid lehűlés után annyira megkeményedik, hogy a különböző vezetőképességű rétegek nem keverednek egymással. A modell elkészülése után az áramkép megszerkesztése hasonlóan történik, mint a síkáramlási problémák megoldásánál — azzal a különbséggel, hogy az áramképet vízszintes, ill. függőleges síkmetszetek sorozatában határozzuk meg. A síkmetszetsorozat alapján a térbeli áramkép meghatározható. A régebbi háromdimenziós modelleket garfit és őrölt márványpor keverékéből állították elő [11]. Az agar-agaros megoldás jobban bevált, bár a grafitporos megoldásnak is vannak előnyei.