György István (szerk.): Vízügyi létesítmények kézikönyve (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974)
I. Alapok
1-50 ALAPOK kell a medence rendeltetésének megfelelő sebességeloszlás megvalósítását lehetővé tevő medencealakot és befolyási — illetőleg — működési módot meghatározni. Szilárd testek mozgása vízben Testek áramlási ellenállása. A mozgó folyadékban nyugvó vagy általában a folyadékhoz viszonyítva mozgó szilárd testre a folyadéknyomás hat. Ennek a nyomásnak eloszlása a test felületén függ a test alakjától, a folyadék mozgásához viszonyított mozgásának irányától és a sebesség nagyságától (a turbulencia mértékétől). A test felületére ható nyomások felbonthatók a test felületére merőleges, valamint ahhoz érintőleges összetevőkre. A testre ható folyadéknyomások eredője a mozgás következtében a testre ható nyomóerő, illetve a mozgó test felől szemlélve a test áramlási ellenállása. Gömb esetén, ha Pe< 0,4, az áramlási ellenállás P = Gjtrjrv. ti a Ludolf-féle szám, r] a folyadék dinamikai viszkozitása, r a gömb sugara és v a folyadék sebessége a gömbtől távolabb, a gömb által még meg nem zavart áramlású térben. P fenti kifejezését az áramlási ellenállás P = cf Pu2 A képletébe helyettesítve 1-106. ábra. Gömb és henger áramlási ellenállási tényezőjének (C) változása a Reynolds-szám (Re) függvényében ellenállási tényezőjének a Reynolds-szám függvényében való változását ábrázoló görbe menete is (1-106. ábra). Vannak testek, amelyeknek áramlási ellenállása kisebb, mint a gömbé. Az 1-107. ábrán látható test áramlási ellenállási tényezője, C = 0,04. A vízépítési gyakorlat szempontjából fontos a pillérek, gerebek áramlási ellenállásának ismerete. Gerebek áramlási ellenállását a gerebeknél keletkezett, a Ah=C 2 g innen ha Fv2 = Qnrirv, A képletből számítható vízszintkülönbséggel jellemzik. v a gerebekhez érkező víz sebessége, g a nehézC az áramlási ellenállási tényező, n a folyadék sűrűsége, F a testnek a sebesség irányára merőleges síkra vett vetületének területe, d a gömb átmérője, v a folyadék kinematikai viszkozitása. A Re növekedésével az áramlási ellenállás tényezője (O) előbb aránylag nagymértékben csökken, majd egy szakaszon csaknem állandó, ezután mérsékelten emelkedik, ezt követően 105 és 106 Re értékek között hirtelen csökken, majd ismét növekedik (1-106. ábra). Hasonló a henger áramlási 1-107. ábra. Áramvonalas test 7-32. táblázat Különböző alakú gerebpálcák ß tényezői Pálcaalak Cl) Jl) 1) 1c l b c d e / !J ß 2,34 1,77 1,6 1,0 0,87 0,71 1,73 66
