Hidrológiai Közlöny 1964 (44. évfolyam)

5. szám - Dr. Rouse Hunter: Hidraulikai kutatások az Iowa-i egyetemen

202 Hidrológiai Közlöny 1964. 5. sz. Hunter, R.: Hidraulikai kutatások között lép fel. Az Iowában folytatott határrétegvizsgálatok kiterjedtek a kereszt- és hosszirányú görbület hatásának értékelésére, a csővezetékben lejátszódó áramlás és a határréteg jellemzői között fennálló összefüggés meghatározására, végül a mesterségesen előállított, különböző magasságú, alakú és sűrűségű érdesség-elemekkel végzett kísérletekre. Pillanatnyilag az egyszerű kockát vizsgáljuk azzal a céllal, hogy nagyságának és sűrűségének különböző statisztikai eloszlásaihoz megkeressük az ellenállási tényező értékét." A határréteg vizsgálatához szorosan csatlakozik a leválási jelenségek tanulmányozása. Itt nem a szabad sugarak, az átbukó víz és a szuperkavitáció esetére gondolunk (amikor a leválási felület szabad áramvonal és így a potenciálelmélettel leírható), hanem a leválás azon eseteire, amelyeket kifejezett nyíráseloszlás és energiamegsemmisülés egyedileg jellemez. A potenciálelmélet ezért csak első, durva közelítésként alkalmazható. A másik oldalon, lamináris áramlás esetében a számítógépek használata kilátásba helyezte a Navier—Stokes egyenletek megoldását különböző egyszerű határfeltételek esetére, amelyeknél a határfelület vonalozásában hirtelen változások a leválás helyzetét meghatározzák. További vizsgálatok szükségesek annak eldöntésére, hogy ez a megoldás milyen mértékben terjeszthető ki a viszkózus helyett a turbulens nyírás általánosabb esetére a folytonosság megszűnésének tartományában. Ugyanakkor a különböző állapotok kísérleti vizsgálata folyamatban van és az átlagos vízhozam és turbulencia mért értékeit pontosságuk ellenőrzése céljából behelyettesítjük az átlagos energia egyenleteibe. Ez idő szerint csak az átlagos energia és a turbulencia bekövetkezésének átlagos üteme értékelhetők ki pontosnak nevezhető. módon, míg az energia megsemmisülésének mértéke olyan mérések alapján lenne értékelhető, amelyek túlzottan bonyolultak ahhoz, hogy általános esetben sikeresen legyenek végrehajthatók. Nyilvánvaló, hogy a leválási zónában keletkező és a hidraulikában oly jól ismert örvényképképződés ilyen tanulmányozása megköveteli a turbulencia különböző elméleteinek ismeretét azokkal a műszerekkel együtt, amelyek segítségével ezek az elméletek ellenőrizhetők és kiegészíthetők. Iowában ezeket az elméleteket inkább hasznosítottuk, mint fejlesztettük, mert elsősorban alkalmazásuk bizonyos feladatok megoldására (mint a határellenállás és leválás) volt számunkra érdekes, nem pedig matematikai jelentőségük. A folyadékok mechanikájának talán éppen ez a területe az, amelyen a hidraulika a tudomány más ágaiban szerzett tapasztalatokat a legjobban képes hasznosítani . Ami a műszerezettséget illeti, kiterjedt az állandó hőmérsékletű hődrótos anemometer tökéletesítésére és alkalmassá tételére levegőben és vízben való használatra egyaránt ; a nyomódobozok adaptálására átlag és váltakozó értékek észlelésére, végül olyan áramkörök kialakítására, amelyek közvetlenül leolvashatóvá teszik a váltakozó jel átlagértékét, az ahhoz viszonyított négyzetes középhibát, a jel négyzetes középértékének idő szerint vett deriváltját, vagy integrálját, végül két vagy több jel középértékének korrelációját. A műszerezés problémájának megkönnyítése helyett a turbulenciaelméletek egyszerű alkalmazása néha inkább megnehezíti azt. Az örvényzónákban például a turbulencia relatív intenzitása oly nagy, hogy a szokásos kapcsolások távolról sem kielégítőek és különleges technika kidolgozása válik szükségessé. A kérdések fenti sorozata — örvénymentes áramlás, határréteg kialakulása, leválás, folyadékok örvénylése és műszerezés — nemcsak az lowa-i intézetben, hanem az Amerikai Egyesült Államok sok más egyetemi laboratóriumában folyó kutatómunkát is jellemzi. Természetesen nemcsak ezeket a kérdéseket tanulmányozzuk, és további sorozatok is említhetők a legkülönbözőbb irányokban. A turbulenciavizsgálatok kapcsolódnak olyan egymástól látszólag távoleső problémákhoz is, mint az örvénykavitáció és a hordalékszállítás. Az általános vízépítésben alapvető szerepet játszik a hidrológiai kutatás a csapadékbeszivárgás, lefolyás-párolgás folyamat jelenségeit illetően. A határréteg elmélet — a turbulenciáról nem beszélve — alapvető jelentőségű a párolgás szempontjából és a párolgás viszont sok közös vonást mutat a levegő-elragadás és hőátvitel jelenségével. A többfázisú áramlás vagy fajsúly szerinti rétegződéssel lejátszódó áramlás problémája az egyfázisú folyadék, vagy egyrétegű áramlás problémáját pusztán megsokszorozza. A hullámmozgás végül — a turbulenciához hasonlóan — több szakterületet érint, mivel szerepet játszik benne a folyadék valamennyi tulajdonsága és jelentősége a tudomány sok ágában, így a gépészetben, elektromosságban, termodinamikában, akusztikában sőt az orvostudományban is (a kosütésnek az artériákban lejátszódó megfelelője) nagy. A fenti kérdéseket részletesebben kifejtettem 1962-ben megjelent „Az amerikai hidraulikai kutatás irányzata"c. tanulmányomban, amelyet az Iowa-i intézet készségesen az érdeklődők rendelkezésére bocsát. Az Intézet dolgozóinak létszáma közel negyven. Közülük hat tudományos minősítéssel rendelkezik (egy tanársegéd, két adjunktus és három nyilvános rendes tanár). Az állandó személyzethez tartozik még tíz műhelybeli dolgozó is. Itt dolgozik ezeken kívül fél vagy teljes állásban mintegy húsz továbbtanuló mérnök, akik kandidátusi, vagy doktori munkájukon dolgoznak és mint az Intézet kutatási témáival foglalkozó gyakornokok tartják el magukat. A továbbtanuló csoportunkban jelenleg 15 ország képviselteti magát : Ausztrália, Kanada, Kína, Kolumbia, Equador, Anglia, Franciaország, Németország, Görögország, India, Japán, Luxemburg, Pakisztán, Törökország, Uruguay és természetesen az Amerikai Egyesült Államok. Az Intézet alkalmazottait a télen jelentkezők 60 vagy afölötti számából szokta kiválasztani. Hosszú idő telt el azóta, hogy névsorunkban magyar hallgató szerepelt. Szívesen fogadnánk el továbbtanuló mérnökök, vagy laboratóriumi kutatók jelentkezését Intézetünk félállásos helyeire.