Vízügyi Közlemények, 1992 (74. évfolyam)

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

Turbulencia az elmélet és gyakorlat tükrében 409 ció nem független a főáramlás jellemzőitől. Továbbá bevezeti a relatív transzportképesség fogalmát és egy összefüggést is levezet, amely - ha számszerűsíteni tudnánk - igen hasznos mutatója lenne a turbulenciának, a hordalék, a szennyezőanyag szállításának A vízfolyások áramlásának és a görgetett hordalék szállításának kapcsolatát részletesen feldolgozták a Duna és a Rába folyókra (VITUKI 1987). További eredmények: A lebegtetett hordalék eloszlása turbulens vízmozgásban (V. Nagy 1961); A turbulencia statisztikai elméletének alapjai (Szigyártó 1962); A turbulens hordalékmozgás elmélete (Bogárdi 1971); A turbulens diszperziós együttható elemzése (Starosolszky 1981/b). 3. Numerikus szimulációk egyszerűbb áramlásokra A vízgazdálkodás, de a környezetvédelem területén is napjainkban egyre több nehézséget okoznak a vízbevezetések, a vízkivételek, a tározók és tavak vízminősége, áramlása és öntisztulása, a hőszennyezés, a lebegtetett és görgetett hordalék mozgása, kimosódások és feliszapolódások. Ezeknek az áramlásoknak a vizsgálatánál jól beváltak a numerikus szimulációs modellek. Numerikus szimuláció alkalmazása terén alapműnek számít Patankar-Spalding (1972) tanulmánya. Számítási módszert adnak háromdimenziós parabolikus áramlásokban történő hő, tömeg szállításokra és impulzus változásokra. Nyílt és zárt prizmatikus csatornában turbulens áramlási körülmények mellett hő- és tömegszállítás számításával foglalkoztak Rastogi-Rodi (1978). A 3D és 2D közelítésnek megfelelő turbulens alapegyenleteket adták meg, a PeynoWí-feszültségeket izotróp örvényviszkozitás hipotézissel közelítették, a zárást a kétegyenletes k-e turbulens modellel végezték. A számítási eredményeket egymáshoz (3D ill. 2D) és laboratóriumi mérési eredményekhez hasonlították különböző sűrűségi Froude-szám (Fr) esetén. Megállapították, hogy a 2D közelítés, átlagos mederérdesség esetén csak Fr < 10, érdes medernél Fr < 5 esetén ad kielégítő pontosságot. Figyelemre méltó az a közlésük is, hogy a 2D számítási ideje kb. 1/20 része a 3D számításnak Vízfolyásokban vagy tározókban kotrás hatására kialakuló áramlási térre turbulens modellt Taylor-Thomas-Morgan (1981) állítottak fel. A permanens, 2D momentum és folytonossági egyenleteket alkalmazták izotróp örvényviszkozitás közelítéssel. Hasonló feladatokat oldottak meg Alfrink (1982) és Aljrink-Rijn (1983) egy meredek falú csatornában, permanens, visszaáramlásos (nem parabolikus), turbulens áramlási mezőre, 2D numerikus szimulációval. Prizmatikus, szabályos, összetett szelvényű medrekben, parabolikus típusú, 3D áramlást modellezett Krishnappan-Lau (1986). A/?ey/io/í&-feszültségek számítására csak a főáramlás irányú sebességgradienseket tartalmazó - Thatchell szerinti - közelítő algebrai feszültségmodellt használták. Az alkalmazott numerikus séma a Patankar-Salding-féle (1972) kontroll térfogati integrálás után az előreléptető módszer volt. Laboratóriumi mérésekkel jó egyezést mutató mutató számítési eredményeket kaptak. Összetett szelvényű vízfolyásokban mélység átlagolt 2D, turbulens mozgást parabolikus összefüggéssel közelítették Keller-Rodi (1988). A vízszint keresztirányú gradiensét nullának feltételezve, a vízszintet az egydimenziós permanens fokozatosan változó felszíngörbe számításból határozták meg. Launder-Spalding (1974) és