schaalregels, naar de werkelijkheid kunnen
worden vertaald. Voorzover toch nog af
wijkingen voorkomen, de zogenaamde schaal
effecten, worden deze uit gegevens van
soortgelijke maar schematisch opgezette
proeven op verschillende schaal gekwantifi
ceerd. Iets anders geformuleerd: afhankelijk
van welke aspecten het stroombeeld bepalen,
moeten bepaalde kentallen in het model op
de juiste waarde worden gereproduceerd.
Wanneer de zwaartekracht domineert zoals
meestal het geval is bij een vrij wateropper
vlak, dan moet het Froudegetal worden gere
produceerd. De watersnelheid wordt dan
verkleind volgens de wortel uit de lengte-
schaal van het model. Als de viscositeitsin-
vloed domineert, moet het Reynoldsgetal
gereproduceerd worden en moet de water
snelheid vergroot worden met de lengteschaal,
en zo zijn er meer kentallen te noemen.
Kenmerkend is dat ze alle strijdige voor
waarden voor de watersnelheid opleveren.
Reproduceert men één kental, dan liggen
wel de schaalregels vast, maar de andere,
onjuist gereproduceerde, kentallen geven
aanleiding tot schaaleffecten.
Voor schuiven gelden als dominerende as
pecten de zwaartekracht, de viscositeit, met
name bij gestroomlijnde of afgeronde vormen,
de atmosferische druk en de compressibiliteit
van lucht, wanneer luchtbellen of luchtzakken
worden ingesloten. Andere aspecten, zoals
de oppervlaktespanning en de compressibili
teit van water spelen meestal een onderge
schikte rol.
Bij ronde vormen zal de stroming in het
model te vroeg loslaten door de te grote
viscositeit, en het zog dat achter deze vormen
ontstaat zal te breed worden. Het gevolg is
dat voor de schuiven in het model te grote
krachten gemeten worden. Bovendien zijn de
loslatende wervels te groot en de werveltrein
die met een snelheid evenredig met die van
de hoofdstroom van de constructie af komt,
geeft te lage frequenties; er passeren per
tijdseenheid minder wervels dan in een over
eenkomstige werkelijke situatie.
Spelen zwaartekracht en viscositeit beide
een rol, dan zijn minstens twee modellen
nodig, één volgens de Froudeschaal, inclusief
de reproductie van het vrije wateroppervlak,
en een tweede model van dat deel van de
constructie waar de viscositeitsinvloed domi
neert, en dat geplaatst wordt in een water
tunnel zonder vrij oppervlak. Hierin kan de
snelheid opgejaagd worden; het macro-
stroombeeld blijft gelijk en wordt bepaald
door de geometrie van de tunnel, maar de
turbulentie past zich aan aan de ingestelde
waarde van het Reynoldsgetal. Een dergelijk
tunnelmodel kan ook met lucht stromen; zo
lang de luchtsnelheden ver afblijven van de
geluidssnelheid gedraagt de stroming zich
analoog aan die van homogeen water, dat
wil dus zeggen water zonder luchtinsluiting
of dampbellen of zonder verschillen in
zoutgehalte. De afwijkende viscositeit kan
door een extra hoge luchtsnelheid gecom
penseerd worden. Ook een extra drukver-
hoging in de tunnel resulteert in vermindering
van de viscositeitsinvloed. De gemeten
luchtdruk is weer via een schaalregel ver
taalbaar naar werkelijke waterdrukken, zowe
voor wat betreft amplituden als frequenties.
Dynamische modellen
De hiervoor beschreven modellen, waarin
snelheden, drukken en krachten kunnen
worden gemeten, vallen in de categorie starr i
modellen; zij leveren slechts enkele van de
gegevens die voor een schuifontwerp nodig
zijn, namelijk de uitwendige belasting voor
zover die niet door een eventuele doorbuiging
of trilling beïnvloed wordt.
Om de hydrodynamische massa en demping
te bepalen en ook om zelf-excitatie te kunnei
onderzoeken zijn echter trillingsmodellen
of dynamische modellen nodig. De trillings
amplitude moet op lengteschaal gereduceerd
zijn en de frequenties moeten overeenkomen
met de frequentieschaalregel zoals die voor
turbulentie geldt. Er zijn verschillende typen
dynamische modellen mogelijk.
Allereerst de modellen die zijn uitgevoerd
als enkelvoudige massa-veersysteem met één
graad van vrijheid. Ze worden toegepast als
ook voor het prototype slechts een enkel
voudige trillingsvorm verwacht wordt, maar
eveneens ter bepaling van de hydrodynami
sche massa en demping en om deelaspecten
te onderzoeken. Vaak lenen dergelijke mo
dellen zich het beste voor een studie waarin
bijvoorbeeld een schuifsectie met enkele
of dubbele beplating en daarbij weer ver
schillende vormen van bijvoorbeeld een
onderrand onderzocht kunnen worden. Het
model kan zo worden ingericht dat öf een
verticale óf een horizontale trillingsrichting
wordt vrijgegeven. Dit type modellen, waar
van de schaal nog geheel vrij gekozen kan
worden, leent er zich toe om globale ont
werpgegevens te bepalen en ook om terug
gekoppelde trillingen met één vrijheidsgraad
te onderzoeken. Deze grootheden kunnen
slechts op globale wijze worden vertaald
naar de werkelijke schuif met drie-dimen
sionale geometrie en bijbehorend stroom
beeld en complexe trillingsvormen.
192
