Hidrológiai Közlöny 1965 (45. évfolyam)

8. szám - Dr. Hankó Zoltán: A fedőhenger szerepe a vízugrás energiaveszteségében

Hidrológiai Közlöny 1965. 8. sz. 359 HIDRAULIKA A fedőhenger szerepe a vízugrás energiaveszteségében* Dr. HANKÓ ZOLTÁK" Bevezetés A vízugrás jelenségét olasz hidraulikus, O. Bidone ismerte fel és írta le először 1820-ban. Bidone a Bernoulli egyenlet segítségével, majd később Belanger Newton mozgásmennyiség tételéből (impulzus tétel) kiindulva dolgozott ki eljárást a vízugrás kapcsolt (felvízi és alvízi) mélységeinek számítására. Az elmúlt több mint száz esztendő alatt igen sok kutató foglalkozott a jelenség megismerésével, a vízugrás különböző fajtájával, de még ma sem ismerjük teljesen sem a lejátszódó folyamatot, sem az energiaátalakulás törvényszerűségeit. Az alábbiakban egy széles, lapos, derékszögű négyszög keresztszelvényű, vízszintes sík fenekű csatornában kialakuló fedőhengeres vízugrás energiaveszteségének vizsgálatával foglalkozunk. A célunk az, hogy a fizikai szemlélet kialakítása mellett, egyszerűsítő feltételek bevezetésével közelítő számításra is alkalmas eljárást ismertessünk, amely rámutat a fedőhenger szerepére az energiaveszteség kialakulásában. A vízugrás kapcsolt mélységei ós energiavesztesége A vízugrás felvízi és alvízi (kapcsolt) mélysége közötti összefüggés az impulzus tétel segítségével levezethető. Az ismert összefüggés h h

2 K K i | V 4 ^ ghl J_ T 2 q

2 (1) * A Hidraulikai Kutatások Nemzetközi Szövetségének 1965. évi leningrádi kongresszusára beküldött dolgozat alapján készült. ** Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest a kísérletek észlelési eredményeivel jól egyező eredményt ad. Az egyenletben szereplő mennyiségek (1. ábra) : Aj — a vízugrás előtti rohanó szakasz vízmélysége [m], k

2 — a vizugrás utáni áramló szakasz vízmélysége [m], g — a nehézségi gyorsulás [m/s

2] és q — a vízmozgás egységnyi szélességű sávjának vízhozama [m

3/s m]. A kapcsolt mélységek ismeretében a vízugrás energiavesztesége is meghatározható : (hz — hj 3 h„ Ah-Ji

2 (2) ahol h

v — a vízugrás energiavesztesége [m]. A fedőhengeres vízugrásban kialakuló mozgásfolyamat A vízugrásban mozgó víz két fő részre bontható. A mederfenékre támaszkodó, alvíz felé növekvő mélységű zónában a víz felvíz felől az alvíz felé halad. Ez támasztja alá a felső részt, a fedőhenger visszafelé mozgó vízsugarát, amely a vége felé igen sok levegőt ragad magával. A fedőhenger vízhozama a vízugrás előrehaladó alsó zónájának felvízi részén becsatlakozik az alsó áramlásba, míg a vízugrás alvízi része táplálja a fedőhenger visszafelé áramló sugarát. Ebből következik, hogy amíg a vízugrás kezdő és végső szelvényének vízhozama azonos, addig a vízugrás belsejében mind az alsó — az alvíz felé haladó —, mind pedig a fedöhenger visszafelé mozgó sugarának hozama az út mentén változik. A vízugrásban tehát a mozgás fokozatosan változó jellege nemcsak a vízmélység hirtelen megváltozása következtében szűnik meg, hanem azért is, mert a vízhozam az úttól függő, változó értékké válik (a vízugráson kívül azonban felvíz és alvíz felé egyaránt állandó). 1. ábra. A tanulmányban alkalmazott jelölések értelmezése <Puzypa 1. McmoAKoeaHue o6o3Hanenuü, npuMenaeMbtx e cmambe 1. Interpretation of notations used in the paper