Hidrológiai Közlöny 1995 (75. évfolyam)
1. szám - Hankó Zoltán: Háromdimenziós hullámmozgás egy magányos pillér körül, nyílt felszínű csatornában. I. A hullámmozgás közelítő analitikai jellemzése
3 Háromdimenziós hullámmozgás egy magányos pillér körül, nyílt felszínű csatornában 1. Rész. A hullámmozgás közelítő analitikai jellemzése Dr. Hankó Zoltán Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Központ (VITUKI) 1095 Budapest, Kvassay Jenő út 1. Kivonat: Egy előző tanulmányra [16] támaszkodva közelítő analitikai megoldást fejlesztettünk ki egy nyílt felszírij csatornában kialakuló háromdimenziós hullámmozgás jellemzésére. A csatorna tengelyvonalában lévő, nem áramvonalas pillér alvízi végén a periodikusan leváló Kármán féle örvények gerjesztik a hullámzást. A hullámmozgás potenciál függvényei a (2.12/a) -s- (2.16/a) egyenletek, míg a vízmozgás és a hullámmozgás hidraulikai jellemzői közötti összefüggést a (2.12/b) -s- (2.16/b) egyenletek foglalják össze a különböző szakaszokra (/'felvíz, a pillértől felvíz felé, u és d a pillér mellett, felvízi és alvízi irányban, míg a az alvíz, a pillértől alvíz felé). A hullámmozgás felszínét az (5.16) 4- (5.18) egyenletek írják le. A legegyszeiűbb esetben egy tizenöt ismeretlenes lineáris egyenletrendszermegoldása szolgáltatja az első 15 harmonikus közötti kapcsolatot, melyek számítására a (I) -5- (XV) feltételei egyenletrendszer szolgál. Kulcsszavak: háromdimenziós hullámok; hullámzás és nyílt felszínű vízmozgás kölcsönhatása Bevezetés 1 Ha egy közút vagy vasút egy vízfolyást keresztez, akkor a leggyakoribb keresztező műtárgy a híd. Ha a vízfolyás szélesebb, akkor a híd alátámasztására közbenső pillérre, gyakran a vízfolyás medrébe épített pillérre is szükség lehet. Vízfolyások medrébe épített pillérek (bármilyen rendeltetésűek legyenek is: hídpillér, duzzasztómű pillére, stb.) soha nem áramvonalas kialakításúak; a statikus tervezők véleménye szerint az áramvonalas kialakítással elérhető előny ugyanis nem áll arányban a költségtöbblettel. Szerencsés esetben áramlási vizsgálat segít a pillér tengelyének az áramlási vonalakkal közelítőleg párhuzamos elhelyezésében. Az áramlási szempontból kedvező elhelyezés ellenére számítani kell a pillér alvízi végén a Bénard-Kármán féle örvények (függőleges tengelyű forgók) leválására, ha a pillér (vízszintes metszetben) nem áramvonalas kialakítású, mint ahogy az általában szokás. Az örvények leválása periódikus, váltakozva, a pillér két oldalán fél periódusnyi idővel eltolva. A jelenséget első ízben Strouhal, V. írta le 1878-ban [1]. A leváló örvénysor elméleti leírása Bénard,H -tói származik [2], míg a jelenség matematikai megfogalmazása Kármán, T. nevéhez fűződik [3], A jelenség vízgépészeti következményeit hamar felismerték és többnyire áramvonalas kialakítással védték ki a hátrányos következményeket (a repüléshez hasonlóan pl. [4, 5]). A vízépítő mérnöki következmények felismeréséhez a 60-as évekig kellett várni, mert szinte feledésbe merült Crausse,E. munkássága [6, 7], Vanden Bőrre,D. a Ghenti Egyetemen (Belgium), Marvaud és Ramette a Chatou-i kutató intézetben (Franciaország), Benet.F. a SOGREAH hidraulikai laboratóriumában (Franciaország) foglalkoztak a jelenséggel és mindhárman 1964-ben tették közzé e jelenségre és vízépítő mérnöki következményeire vonatkozó vizsgálataik eredményeit [8, 9, 10]. Ugyanebben az időben folytak a II. Tiszai (Kiskörei) Vízlépcső hidraulikai kismintavizsgálatai a VITUKI jogelődjének hidraulikai laboratóriumában 111). Az örvényleválásra és az általa gerjesztett hullámmozgásra vonatkozó vizsgálati tapasztalatok és a közelítő elméleti eredmények 1966-ban és 1967-ben jelentek meg [12, 13]. Ezt még néhány kisebb-nagyobb közlemény követte, de napjainkig nem jelent meg olyan ismertetés, amely elfogadható elméleti alapokra támaszkodva kísérelte volna meg az örvényleválást és az általa gerjesztett hullámmozgás jelenségét leírni. A Szerzőnek alkalma volt 1971-ben Londonban az ' Helyszűke miatt a hagyományos írásmóddal ellentétben hosszabb egyenletek esetén a *-al jelölt szorzási művelet új sorban folytatódik.
