Hidrológiai Közlöny 1999 (79. évfolyam)
3. szám - Bardóczy Lajos–Bardóczyné Székely Emőke: Geometriai szelvények hidraulikai számítása az „áramlástani hosszúság” elméletével
174 HIDROLÓGIAI K.ÓZLÖNY 1999. 79. ÉVF. 2. SZ. Az 1. ábrán a kísérleti alapon felállított Moody diagrammon láthatóan a "Re" (Reynolds) szám függvényében az alábbi négy áramlási tartományt lehet megkülönböztetni (Starosolszky, 1973): - Lamináris áramlás, ahol x-ü Re - Kriükus tartomány, ahol összefüggés nem írható fel. - Érdes-átmeneti tartomány. - Érdes-turbulens tartomány. A Colebrook képlet tulajdonképpen ezen leggyakrabban előforduló két utóbbi tartományra biztosít megoldást (Haszpra, 1985). A legutóbbira vonatkozóan viszont a Colebrook formula az alábbi Nikuradze-i. összefüggésbe megy át: K V l =1,14 -0,86 In — 4R ahol e az érdesség, R pedig a hidraulikus sugár. Ebből kiindulva a módszer alapvető célkitűzése az átfolyási szelvényekben lejátszódó áramlási folyamatok különböző tényezőinek számításához olyan eljárást biztosítani, amely azok gyors és átfogó meghatározását teszi lehetővé (Ollós G., 1998.) 3. A hidraulikai számítási módszer alaptényezőinek ismertetése Az érdes-türbulens, tehát a tiszta négyzetes tartományban érvényes Nikuradze függvényt Manning és Strickler jól simuló egyenessel helyettesíti, ami azonban csak a metszéspontokban szolgáltat pontos értéket. Ugyanakkor Lapray egymással párhuzamos egyenes seregből mindig kiválasztja azt, ami az éppen megfelelő metszéspontot határozza meg, így ott minden esetben pontos értéket kap. A fentiekben hivatkozott összefüggések felhasználásával bármely geometriailag meghatározható szelvény méreteinek számítása az alábbi kifejezéssel végezhető el (Bardóczy, 1983) : a = a 0 • A Q. - a = a meghatározandó méret, - a 0 - a szelvényméret "méret-paraméter"-e, - A = az áramlási hosszúság, - Í2 = az átmeneti tényező. A kifejezés az ú.n. tiszta négyzetes, vagyis a turbulens áramlási tartományban az egységgel egyenlő. Használatára csak az átmeneti áramlási tartományban van szükség. Bármely geometriai szelvényt, annak "alaki tényezőjévé T lehet jellemezni. Mondhatnánk ezt úgy is, hogy bármely szelvény (kör, trapéz, parabola stb.) teltségi foka, annak alaki tényezőjét meghatározza. Tehát, ha megelégszünk a felvett vagy határ teltségi állapotú szelvényenkénti megosztással, egy geometriai szelvényfajta "méret-tényezői" tíz írott sorban, akár egy grafikonban elférnek. Az áramlási hosszúságot, A-t a Q vízhozam, az energia vonal S relatív esése, és a szelvény e abszolút érdessége határozza meg. Értékét megállapíthatjuk számítással (számítógéppel), vagy grafikonból közvetlen leolvasással. Általánosságban elmondhatjuk azt, hogy a szelvények méretezése során A, Q, S, e és a 0 tényezők közül ezzel a módszerrel, ebben az áramlási tartományban bármelyiket rövid úton közvetlenül meg lehet határozni anélkül, hogy iteráció válnék szükségessé. A számítási alaptényezők meghatározása az alábbiaknak megfelelően végezhető el: 3.1 "Első tényező": a méret paraméter (alaki) meghatározására Az első tényezőt, amelyet méret paraméter-nek nevezünk, ugyanazzal a betűvel fogjuk jelölni, mint a vonatkozó méretet, de azt "0" indexszel fogjuk megkülönböztetni, mint pl.: Ro, Do, h a lo. bo, stb. A méret-paraméter dimenzió nélküli tényező az alaki tényező által meghatározott szelvényalak függvényében. A gyakrabban előforduló geometriai szelvények az alábbiak: Kör szelvény Parabola szelvény Trapéz szelvény B j/ V Alaki tényező: E-i p B Alaki tényezők: 2. ábra
