Vízügyi Közlemények, 1992 (74. évfolyam)

4. füzet - Rátky István: Turbulencia az elmélet és a gyakorlat tükrében

Vízügyi Közlemények, LXXIV. évfolyam 1992. évi 4. füzet TURBULENCIA AZ ELMÉLET ÉS A GYAKORLAT TÜKRÉBEN DR. RÁTKY ISTVÁN A vízépítőmérnöki gyakorlatban a nyílt felszínű vízmozgások általában turbulens jellegűek. A turbulencia valósághű figyelembe vétele ma még igen nehéz, sokszor megoldatlan feladatok elé állítja a gyakorló mérnököket, de még az elmélettel mélyebben foglalkózókat is. Az áramlást egydimenziósként (1D) közelítve próbáljuk leírni, akkor általában a turbulencia hatását elég a falsúrlódási tényezőben figyelembe venni és ezzel hallgatólagosan feltételezve a teljes szelvényben elkeveredett izotróp turbulenciát. A két- vagy háromdimenziós (2D vagy 3D) számításoknál ez a feltételezés már nem engedhető meg, pontatlan eredményekhez vezethet. A többdimenziós áramlások numerikus szimulációjának kifejlesztésénél tehát alapvető kérdés a vízmozgás turbulens jellegének a megismerése és közelítő figyelembe vétele a számításokban (Rátky 1991). A turbulencia nyílt felszínű vízmozgásra gyakorolt hatását már a múlt század második felében felismerték Thomson 1989-ban bizonyította, hogy a nyílt felszínű csatornákban a legnagyobb sebesség a felszín alatt található, ami a másodlagos áramlásnak köszönhető (Naot-Rodi 1982). Prandtl (1926) volt az első, aki kimondta, hogy a nem kör keresztmetszetű csatornákban jelentkező másodlagos mozgást a turbulencia idézi elő. Nikuradze 1926-ban állapította meg a főáramlás izotach vonalainak sarok felé történő kiöblösödését és ennek magyarázatát a másodlagos áramlások létében látta. A másodlagos áramlások hatására a sarok közelében megnő a fal csúsztató feszültsége, ennek figyelembevétele lényeges lehet a transzport- és eróziós folyamatok megértésénél és számításánál. E század első feléig ezeket a jelenségeket nem lehetett pontosan megmérni, hiszen a másodlagos áramlások sebessége csak 1-3%-a a főáramlás irányú legnagyobb sebességnek. Az 1960-as évekre fejlődött idáig a méréstechnika, hogy az eddigi feltételezéseket mérésekkel alá tudták támasztani. Ekkor indult rohamos fejlődésnek a turbulencia elmélete és gyakorlata. 1. Mérések zárt és nyílt felszínű laboratóriumi csatornákban A turbulencia jelenségének megismeréséhez mérések végzése és elemzése alapvető fontosságú. Á méréstechnika fejlődése adta az igazi előrehaladást e tudományterületnek is. 1.1. Főáramlás irányú sebesség és csúsztató feszültség mérések Boussinesq, Colebrook-White, Blasius, Nikuradse, Prandtl, Kármán és mások által végzett vizsgálatok az áramlási ellenállás, a sebességeloszlások vagy az ún. univerzális A kézirat érkezett: 1992. II. 25. Dr. Rátky István oki. mérnök, a Budapesti Műszaki Egyetem Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézet (BME WI) Vízépítési Tanszékének adjunktusa.