Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)
11. szám - Gruber Kornél: Energiaátalakulások szabad vízsugárban
Gruber K.: Energiaátalakulások Hidrológiai Közlöny 1978. 11. sz. 517 A (21) egyenletnek megoldása a 0 =ce+^ • J 0(kr) ahol c és k tetszőlegesek és J 0 Bessel-féle függvény. A c és a k konstansok kellő számú feltételi egyenlettel meghatározhatók lennének, amelyek azonban nem állnak rendelkezésre. A Stokes-féle áramfüggvénynek is eleget kell tegyen az áramlás: A XP = 1 &W , d 2 lP , d 2 lF dr ' dr 2 í)x=0 (22) A fenti egyenletek megoldása és a vízsugárra való illesztése elvileg lehetséges, de ez a gyakorlat számára nehézséget okoz a kezdeti feltételek hiányos ismerete (csak átlagos értékükkel megadható V x a, V, a, p a) miatt. A laboratóriumunkban fejlesztett kétdimenziós lézersugaras vízrészecske sebességmérő elektronikájának kompakttá alakítása után módunkban lesz kezdeti feltételeket (x irányú és r irányú) sebességeloszlást kimérni. Ezek ismeretében p nyomáseloszlás viszont már szabatosan számítható. Ily módon előreláthatólag a közeljövőben már nem lesz akadálya a Laplace differenciálegyenlet, valamint a Stokes-féle áramfüggvény — a vízsugár kontraháló szakaszára való — megoldásának. A megoldások birtokában pedig megadható lesz többek között a kontraháló vízsugár szakasz meridiángörbéjének egyenlete, vagyis a x és az x közötti függvénykapcsolat (ideális folyadéksugárra). 5. Alkalmazási lehetőségek A fentiek nagy lépést fognak jelenteni a fúvókák hidraulikailag a mostaninál még helyesebb kialakításához, ugyanis a jelenlegi kúpos kialakítású fúvókák kúpfelülete mintegy „ferde" torlófelületet képez. A kontrakció meridiángörbéjéhez igazodó fúvóka esetében a fúvóka belső felületén a torlóhatás elmarad, így csak az itteni határréteg fog a jelenleginél kisebb veszteséget képezni. Szórófejeknél a szórófejet forgató kanál — fúvókától való visszahatás mentes — távolsága számolható lesz és ily módon a szórófejek szerkesztése, azok jobb hidraulikai hatásfokát fogja eredményezni. Pelton turbinák vésztorlócsappantyújának teljesen visszahatásmentes távolsága is számíthatóvá válik így az amúgyis nagynyomású nyomóvezetékben a visszahatás miatti vízütés — minimális szerkezeti távolság mellett — kiküszöbölhető lesz. Egyéb pl. tűzoltófecskendő stb. fúvókák helyes kialakítását is lehetővé fogják tenni a kontrakciós szakasz meridiángörbéjének ismerete. 6. Összefoglalás 1. Jelen cikkben rámutatunk a fúvókából kilépő kontrakciót szenvedő vízsugár jellemzésére használt tényezők nem kellően precíz értelmezése következtében gyakran előadódó hibákra. 2. Bármely \p tényezőjű fúvóka kilépő keresztmetszetében az átlagos nyomást, s az r irányú sebességkomponensek átlagát kiszámíthatjuk. 3. A fúvókából kilépő vízsugár kontrakciós szakasza mentén — szabatosan — az átlagos nyomás, az x irányú és r irányú sebességkomponensek átlagait kiszámíthatjuk a (4), (15), (19) egyenletek alapján. 4. A (14) egyenlet alapján bebizonyítottuk, hogy a kontrakció csakis görbült meridiánú henger mentén folyhat le. Logikai úton a nyomáseloszlás az r és az x irányú sebességeloszlás tendenciája megállapítható [(13), (14), (3/a), Bernoulli egyenlet]. 5. A vízsugár kontrakciójának lefolyását bármely ható potenciálerőtér befolyásolja. 6. A kontraháló vízsugár lézeres sebességeloszlás felvétele után a vízsugár meridiángörbéje számítható lesz, melynek alapján jobb hatásfokú fúvókák lesznek tervezhetők. IRODALOM [1] Agroskin—Dimitriev—Pikalov: Hidraulika. Tankönyvkiadó, Budapest, 1903 [2] Dr. Gruber J.—Blahó M.: Folyadékok mechanikája. Tankönyvkiadó, Bp., 1973 [3] Dr. Pattantyús G.: Gyakorlati áramlástan. Tankönyvkiadó, Bp., 1951 [4] Dr. Németh E.: Hidromechanika. Tankönyvkiadó, Budapest, 1963 [5] Dr. Lipták F.: Esőztető szórófejek hidraulikai hatásfoka. Hidrológiai Közlöny, 1975. 7. [6] Oehler, Th.: Was lehren die hydraulisen Prüfungen von Drehsralregeln Verlag Wasser und Boden. Hamburg, 1959 [7] Dr. Sasvári G.: Hidrodinamika. Athenaeum, Budapest, 1925 [8] Füzy O.: Vízgépek. /Tankönyvkiadó, Budapest, 1965 [9] Dr. Pattantyús G.: Áramlástan. Mérnöktovábbképző Int., Bp., Í942 0 npe0öpa30Bannnx 3Hcprnn, npoucxoAHiiiHx B CBOßOflHOÜ CTpye Ppyőep, K. CTaTbH oőpamaeT BHHiwaHHe Ha BecbMa nacTbie OIUHŐKH, aonycKaeMbie BCJiencTBHe ae«0CTaT0MH0 TOMHOÍÍ HHTepnpeTauHH KOHTpaKUHOHHbix K03i|)(})HUHeHT0B, npuMeHaeMbix AJifl xapaKTepncTHKH CTpyii nocjie HX BbixoAa H3 conjia. Run BbixoflHoro pa3pe3a Jiioőoro conjia, oőnaAaiomero JIIOŐblM 3Ha4eHHeM ,,<!>" (K03<{>(j)HHHeHT KOHTpaKLlHH) Mbl Mo>KeM pacMHTaTb cpeflHee AaBnenne h BejJHHHHbi KOMIIOHCHTOB CKOPOCTH B nanpaBJieHiiH ,,x" H ,,r". BflOJlb KOHTpaKUHOHHOrO 0Tpe3Ka CTpyH, BblXOflHmeii ii3 conjia BbiuienepewHcueHHbie BenHHHHbi paciHTbiBaioTCH npn noMomn ypaBHeHHft (3/a), (13) H (19). Ha 0CH0Be ypaBHeHHft (13) H (19) aBTopoM A0Ka3biBaeTCH, HTO HBJieHHe KOHTpaKUHH MO>K6T npOHCXOAHTb HCKJllOMHTeJlbHO BAOJIb UHJIHHApa C HCKpHBJieHHbIM MepHAHaHOM. nocjie H3MepeHnH jia3epHbiM npnSopoivi pacnpeAeJieHHH cKopocTeil B BbicTynaroiueíi CTpye upeAcraBJineTCH B03M0>KHbIM paC^HTaTb MepHAHaHHyK) KpiIByiO, HTO 1103BOJIHT CKOHCTpyHpOBaTb COTIJia C ÖOJiee BblCOKHM 3HaMeHNEM K. n. A. Energy conversions in the free jet By Gruber, K. The factors used for describing the contracting jet issuing from nozzles are often not interpreted accurately enough leading to serious errors.
