Hidrológiai Közlöny 1961 (41. évfolyam)

6. szám - Haszpra Ottó: Kísérletek törtlapú átmenettel

Haszpra O.: A törtlapú átmenet Hidrológiai Közlöny 1961. 6. sz. 495 zőbb átmenet, amely tehát a legkisebb energia-, ill. esésveszteséget okozza, általában csak általános görbe felülettel valósítható meg. Az általános görbe felület számítása nehéz, vagy mai eszközeinkkel lehetetlen, modellkísérlete és helyszíni megépítése pedig egyaránt igen költséges. Emiatt elterjedtebb a kör, ellipszis, parabola vagy egyéb vezérgörbéjű, egyenes alkotókból álló henger- és kúpfelületek, illetve a két kitérő egyenesseregből felépített torzfelületek (leginkább hiperbolikus paraboloidok) alkalmazása. Az utóbbiak megépítése, minthogy a felület egyenesekből áll, lényegesen könnyebb. Mind bel-, irynd külföldön átmenetként síkfelületet eddig általában csak abban az esetben alkalmaztak, ha az átmenetet egyetlen síkkal meg lehetett oldani. Pl. csatornán akkor, ha a fenékszélesség megváltozott, de a rézsűhajlás nem. Ekkor ugyanis az egyébként szóbajövő torzfelület fajult el (egyszerűsödött) síkfelületté. Két síkfelületből összetett átmenettel trapézszelvényűből derékszögű négyszögszelvényűbe átmenő csatornákkal kapcsolatban találkoztunk. A Hunter Rouse-féle Engineering Hydraulics [3] három átmenettípust ad meg (1. ábra), Hinds, O, Negyet/hengeres átmenet [ff] b, Ektipusú átmenet [£>] C, lonfelületű átmenet [c] 1. ábra. Három átmenettípus trapézszelvényű és derékszögű négyszögszelvényű csatornaszakasz között [3] 0ue. 1. Tpu murtat nepexoda MEWDY KQHQAQMII mpaneiluodaAbHoeo u rtpRMOyeoAbHoeo ceteHun : [aj : MeTBepTbiumuHflpHHecKHií nepexoa, [6] : KJiHHoo6pa3Hbift nepexon, [c] : KOHOHaa/ibHbm nepexoa Fig. 1. Three types of transition between trapezoidot and rectangulár canal cross-sections [3] [a] cylinder quadrant transition, [b] wedge-type transition, [c] warped transition Scobey nyomán. Ezek közül legköltségesebbnek, de ugyanakkor hidraulikailag legkedvezőbbnek a torzfelületet minősíti. Az lb ábrán bemutatott éktípusii átmenetről meg kell jegyeznünk, hogy ugyancsak két síklapból áll, akár a következőkben ismertetésre kerülő „törtlapú átmenet". Azonban az éktípusú átmenetet alkotó két háromszög közös éle mentén a két sík a csatorna közepe felől nézve 180°-nál kisebb szögben, tehát homorú (konkáv) töréssel csatlakozik egymáshoz. Ennek az a következménye, hogy a szűkebb csatornaszakasz meredekebb (függőleges) rézsűjéhez való csatlakozás helyén viszonylag nagy törési szög adódik, így a kontrakció viszonylag nagyfokú, s az éktípusú átmenet okozta veszteség valóban felülmúlja a torzfelület által okozott veszteséget. A törtlapú átmeneti íelület * Két háromszög alakú síklapból azonban olyan átmeneti felület is szerkeszthető [4], amely a torzfelületnél kisebb esés-, ill. energiaveszteséget okoz. Azonían ebben az esetben a két háromszöget úgy kell elhelyezni, hogy közös oldaluk (az átmenet 2. ábra. A háromszögalakú síklapokból kialakított törtlapú átmenet axonometrikus képe 0ue. 2. AKcoMempmecKoe u3oOpaytceiiue nepexoda c AOMQHHOÜ noeepxHoembw, cocmomqeeo U3 mpeyeoAbHbtx nAOCKOcmeü Fig. 2. Axonometric vietv of a broken pláne transition förmed of triangular planes átlója) a laposabb hajlású rézsűhöz alul, a meredekebb hajlásúhoz fölül csatlakozzék (2. ábra). Ekkor az átló mentén domború (konvex) törés jön létre, a szűkebb szelvényű csatornaszakasz rézsűjéhez való csatlakozás helyén pedig a törési szög kisebb, mint torzfelület esetében. A szelvényváltozás és az alkalmazott átmenet következtében előálló jelenséget a 3. ábrán kísérhetjük figyelemmel. Az a) ábra torzfelületű átmenetet ábrázol egy szélső áramvonal (közelítőleg a felület szintvonala) feltüntetésével. Látható, hogy ha a vízmozgás balról jobbra tart, a vonal lelső, at szögű törése homorú, itt tehát veszélyes eválás nem léphet fel, legfeljebb olyan holttér alakul ki, amely (minthogy ebben a szelvényben a sebességek még viszonylag kicsik) szóbajöhető veszteséget nem okoz. A következő törés domború, ugyancsak at nagyságií. Itt leválás következhet be, fokozott kontrakció és nagy sebesség lép fel, ezen a helyen jelentős helyi veszteségek jelentkeznek. Ab) ábra a háromszög alakú lapokból álló domború törésű törtlapú átmenet viselkedését mutatja. A szélső áramvonal itt is először a<-nél nagyobb aa szöggel törik, de a lezajló jelenségek sem hatásukban, sem formájukban nem különböznek figyelemre méltóan a torzfelület megfelelő helyén kialakuló jelenségtől. A szélső áramvonal ezután két helyen törik domború töréssel. Kevésbé veszélyes a f3<n törés, mert itt még mindig nem túlságosan nagyok a sebességek, s így a bekövetkező leválás miatt jelentős veszteség nem keletkezik. A leglényegesebb azonban az, hogy a legnagyobb sebességek helyén jelentkező fí

tj2 domború törésszög kisebb, mint a torz felületnél jelentkező at szög, s így kisebb leválást és kisebb mértékű kontrakciót okoz. Emiatt a fellépő összes esés-, ill. energiaveszteség kisebb, mint amit a torzfelület hoz létre. k csatorna tengelye A csatorna tengelye 3. ábra. A szélső áramvonal iránytörései a) torzfelületű átmenet esetén, b) törtlapú átmenet esetén 0U2. 3. yeAbt nepeAOMa AUHUÜ KpaüHux nomoKoe [A] : B cjiynae nepexona c K0H0nflajibH0ti noBepxnocTbio, [6] : B cjiyMae nepexoaa c /IOMQHHOÜ noBepxHOCTbro Fig. 3. Ghanges of direction of the extreme streamline [a] in case of warped transition, [b] in case of a broken pláne transition