Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)

6. szám - Dobos Alajos - Szolnoky Csaba : Átmeneti műtárgyak laboratóriumi vizsgálata

442 Hidrológiai Közlöny 1959. 6. sz. Dobos A.—Szolnoky Cs.: Átmeneti műtárgyak vizsgálata nyaira — célkitűzéseinknek megfelelően — következtetéseket lehet levonni. Ezeknek a meggondolásoknak az eredményeként a kisminta küszöbmagassága 15,5 cm-re adódott (11. ábra). A küszöbnek a cső kifolyási végétől mért távolságát az egyes esetekben 20—62 cm között vettük fel. A különböző vízhozamok, vízállások, valamint a műtárgy jellemző méreteinek a fentiekben leírt változtatása 85 kísérleti változatot eredményezett. Ezeket 17 változatcsoportba sorolhatjuk (3. táblázat ). 3. táblázat Változatcsoport Csőátmérő [cm] Cső fenék feletti m magassága [cm] Cső küszöb alatti mélysége [cm] N O 2 > a 'ü' fi o> Vízmélység [cm] 1— 2 20 2 13,5 24, 48 24, 18 30 3— 4 2X10 8 7,5 20, 48 18, 12 30 5— 6 2 X 10 2 13,5 20, 48 18, 12 30 7—13 15 8 7,5 20, 27, 34 41, 48, 55 24, 18, 12, 6 30 62 14—17 15 2 13,5 20, 34, 48 24, 12 62 30 A küszöbös utófenékre jellemző áramképek közül mintaként közöljük a 11. és 12. ábrán látható áramkép sorozatot. Ezekkel kapcsolatban a következő sajátosságokra mutathatunk rá : A) A cső felett a csatorna szimmetriasíkjának környezetében a fő áramlással ellentétes irányú áramlás (örvénytér) keletkezik. B) A cső fenékszintje alatti térben vízszintes tengelyű hengermozgás áll elő (11—13. kép). Ha a küszöb a cső kifolyási végétől nagyobb távolságra kerül, akkor a vízszintes tengelyű hengermozgás már nem jut vissza a cső környezetébe. Helyette a cső előtti térben függőleges tengelyű hengermozgás áll elő (11c ábra), melynek sebessége igen kicsi. C) Az áramlás nem tudja követni a csatorna fenékvonalát, ezért a küszöb élének közelében leválás és visszaáramlás tapasztalható. 12. ábra. Küszöbös utófenék áramképe alacsony csőelhelyezéskor <t>ue. 12. JIuhuu nomoica Ha pucőepMe e c/iyiae hü3KO pacnoA03tieHH0ü mpyöbi Abb. 12. Strömungsbild eines Abschlussbodens mit Schwelle bei tief angeordnetem Rohr D) A csőből kilépő vízsugár és a csatorna oldalfalai közötti víztérben (akna sarkaiban) függőleges tengelyű hengerek alakulnak ki (11. ábra felülnézet). Megállapításaink az előbbi A—D ponttal kapcsolatban : ad A) A felszíni visszaáramlás az esetek többségében jelentkezik. Sebessége és oldalirányú kiterjedése, különösen a B) pontban említett függőleges tengelyű hengermozgás kialakulása esetén csekély. E miatt jelentősége sem nagy. Megszüntetése a cső feletti víztakarás csökkentésével, vagy diffuzor alkalmazásával lehetséges. Az első módszer alkalmazása a C) pont alatt később említésre kerülő szempontok miatt nem ajánlatos. ad B) A vízszintes tengelyű hengermozgás a szokásos elrendezések és vízhozamok mellett minden esetben fellép. Megszüntetése vagy csökkentése az akna fenekének és a cső alsó élének azonos szintbe hozásával lehetséges. Gyakorlati szempontból fontosnak tartjuk, hogy ezt a hengermozgást megszüntessük, mert az a tér, amelyben keletkezik, a műtárgy építési költségeit növeli. Ezen kívül nagy sebessége és kiterjedése miatt a nyomásveszteség alakulására is döntő hatással van. ad G) A gyakorlatban előforduló esetek min degyikében olyan nagy az áramlási sebesség, hogy a leválás és visszaáramlás a küszöb élének környezetében feltétlenül bekövetkezik. Nagysága elsősorban a küszöb és a cső magasságkülönbségétől és igen kis mértékben a küszöbnek a cső kifolyási végétől való távolságától függ. Az előbbivel egyenesen, az utóbbival fordítottan arányos. Folyásirányú kiterjedése az általunk vizsgált esetekben 0,7—4,1 D érték között változott. A leválás és visszaáramlás károsnak ítélhető meg, mert az átfolyási keresztmetszetet csökkenti, aminek következtében az adott vízhozam lefolyásához nagyobb áramlási sebesség szükséges. A megnövekedett sebesség folytán a nyomásveszteség is növekszik. A kimosások elkerülése érdekében pedig a csatornát kell hosszabb szakaszon burkolni. A leválás mértékének csökkentését a küszöb élének lekerekítésével érhetjük el. ad D) A hengermozgások a vizsgálatok folyamán mindig kialakultak, mert a vízmozgás a határoló felület 90°-os irány törését nem tudja követni. A kérdés a víz alatti vízsugárral áll szoros kapcsolatban. Az utófenékküszöbnek a cső kifolyási végétől való távolságára vonatkozólag a következő megállapítások tehetők : Kis távolság (1 ~ 2) I) esetén a hengermozgás gyors, a felszín erősen hullámzik, a vízsugár a küszöbön megtörik, az áramlási veszteség nagy. Nagy távolság mellett a vízmozgás már nyugodtabb, de bizonyos határon túl (11c ábra), amit a B) pontban említett függőleges tengelyű hengermozgás fellépte jelez, lényegesen már nem változik. A fenti meggondolások alapján a küszöb optim,ális távolságára az alábbi értékek szem előtt tartását javasoljuk : ha a küszöb és a csőfenék magasságkülönbsége a vízszintes cső átmérőjével