Vízügyi Közlemények, 1957 (39. évfolyam)

1-2. füzet - II. Szesztay Károly: Az áramlási sebesség számítása. Tervezési segédletek

34 Szesztay Károly Az 500 és 1000 közötti Reynolds-számok tartományában a vízrészecskék turbulens keveredése minden körülmények között megkezdődik. A mozgásállapot megváltozása által okozott sebességcsökkenés (ill. esésnövekedés) mértéke és a sebességi viszonyok további alakulása tekintetében a mederfal érdessége szerint három eset lehetséges : 1. Rendkívül sima csövek (üveg, plasztik, alumínium, réz, ólom . . . stb.) esetében a sebesség (vagy a hidraulikus sugár) növekedésével az ellenállási tényező a gyakorlatban előforduló teljes értéktartományban egyértelmű függvénye marad a Reynolds-számnak és a 7. ábrán За-val jelölt Л = /(fie) (21) görbe szerint folytonosan csökken. Ilyen csöveknél az áramló közeg belső súrlódása továbbra is fontos tényezője az ellenállás alakulásának. A turbulens keveredés mértékét is a Reynolds-számban összefoglalt tényezők szabályozzák. 2. A 3b jelű átmeneti tartományban már szerephez jut a meder érdessége is. Minél érdesebb a meder, annál hamarabb leágazik a À = /(fie) kapcsolat görbéje a sima csövek görbéjéről, sőt ha az érdesség jelentékeny, a turbulencia kialakulásakor mindjárt a sima csöveknél lényegesen nagyobb ellenállás alakul ki. Az érdesség hatása mindig a keresztszelvény jellemző méreteihez viszonyított arány szerint érvényesül. Az ellenállási tényező ebben a tartományban a Л = f(Re, e/fi) (22) kapcsolat szerint a belső súrlódás hatását kifejező Reynolds-szám, és a meder érdesség'ét jellemző viszonylagos érdesség együttes függvénye. (Az érdességet jellemző e tényező hosszméretű mennyiség; a felület „kiszögelléseire" utaló érték, de — amint még közelebbről látni fogjuk — számszerűleg a két érték nem azonosítható.) Az átmeneti tartományban — változatlan e/fi viszonylagos érdességet tekintve — a sebesség növekedésével a belső súrlódás szerepe az érdesség mellett egyre inkábl) háttérbe szorul : a kapcsolatot ábrázoló görbe fokozatosan közeledik a Beynolds-szám tengelyével párhuzamos szakaszához. 3. Az átmeneti tartományból — a Reynolds-szám teljes elméleti tartományát tekintve —• előbb-utóbb minden e/fi érték görbéje átlép a tiszta négyzetes tartományba, ahol a belső súrlódásnak (a Reynolds-számnak) már nincs hatása az ellenállási tényezőre (3c tartomány) : Л = /(e/fi) (23) Kis keresztszelvények és igen érdes medrek (e/fi > 0,50) esetében előfordulhat, hogy a turbulens állapot közvetlenül a tiszta négyzetes tartományban kezdődik, vagyis az átmeneti szakasz elmarad. A „tiszta négyzetes" elnevezés arra utal, hogy ebben a tartományban az ellenállás a sebesség négyzetével arányos. * Hosszú volt az út, amíg az áramlások teljes értéktartományára kiterjedő összefüggéseket sikerült tisztázni. Stanton és Pannell kísérletei mutattak rá először, hogy a Reynolds-szám és az ellenállási tényező között, adott érdesség és csőátmérő esetében, a teljes értéktartományban egyértelmű kapcsolat van. Prandtl