Journals / Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi / 2025 / Cilt: 15 Sayı: 1

Verification of Computational Fluid Dynamics Problem in Wastewater Pipes by Characteristics Method

Atıksu Borularında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Probleminin Karakteristikler Yöntemi ile Doğrulanması

Esin Acar(Artvin Çoruh Üniversitesi)0000-0002-3926-2804
Pages
8–19
Publication Date
2025-06-30
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

Statistical analyses were performed by comparing the data obtained, and it was found that they were compatible.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:In this study, the flow results generated using the computational fluid dynamics (CFD) program in egg-section wastewater pipes under unstable flow conditions were compared using the characteristics method and verified with statistical analysis.
📊
Key Findings & Data:Egg-section wastewater pipes were examined as 3 phases (solid, liquid, and gas), and the operation study was carried out using the CFD program based on time-varying flow rates, and the resulting velocity and piezometer height data were taken from the program.
💡
Conclusion & Impact:Statistical analyses were performed by comparing the data obtained, and it was found that they were compatible.
🔬Design:Araştırma Makalesi
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) · Karakteristikler yöntemi (MOC) · Kararsız akış

Abstract

In this study, the flow results generated using the computational fluid dynamics (CFD) program in egg-section wastewater pipes under unstable flow conditions were compared using the characteristics method and verified with statistical analysis. Egg-section wastewater pipes were examined as 3 phases (solid, liquid, and gas), and the operation study was carried out using the CFD program based on time-varying flow rates, and the resulting velocity and piezometer height data were taken from the program. For the characteristics method, the study was carried out based on the free-surface flow pipeline calculation principles, with t = 0 time as the initial condition and the flow in the pipe being a stable flow. In the study, CFD outputs obtained using 6 s of data in a period of t = 156 s and results calculated with the characteristics method were created. Statistical analyses were performed by comparing the data obtained, and it was found that they were compatible. Thus, a comparison of an analytical and numerical study was made and supported by statistical analysis.

Özet

Bu çalışmada kararsız akış koşulları altında yumurta kesitli atık su borularında hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) programı kullanılarak oluşturulan akış sonuçlarının, karakteristikler yöntemi kullanılarak karşılaştırılması ve istatistiksel analizler ile doğrulaması yapılmıştır. Yumurta kesitli atık su boruları 3 faz (katı, sıvı ve gaz) olarak incelenmiş olup, zamana bağlı değişen akış hızlarına bağlı CFD programı kullanılarak işletme çalışması yapılmış, ortaya çıkan hız ve piyezometre yükseklikleri verileri programdan alınmıştır. Karakteristikler yöntemi için serbest yüzeyli akış boru hattı hesaplama esaslarına göre başlangıç koşulu olarak t=0 zamanı, boru içerisindeki akışın kararlı akış olması şartına bağlı olarak çalışma yapılmıştır. Çalışmada t=156s’lik zaman diliminde 6s’lik verilerden yararlanılarak elde edilen CFD çıktıları ve karakteristikler yöntemi ile hesaplanan sonuçlar oluşturulmuştur. Elde edilen veriler karşılaştırılarak istatistiksel analizler yapılmış ve uyumlu olduğu görülmüştür. Böylece analitik ve nümerik bir çalışmanın karşılaştırılması yapılmış, istatistiksel analizler ile desteklenmiştir.

🔖

Cite This Article

Acar, E., *, E. A. (2025). Verification of Computational Fluid Dynamics Problem in Wastewater Pipes by Characteristics Method. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, Cilt: 15 Sayı: 1, 8–19. https://doi.org/10.54370/ordubtd.1415128

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (13)

  1. Acar, E. (2023). Kararsız akış koşulları altında yumurta-kesitli atıksu borularının hidrolik performansı [Yayımlanmamış doktora tezi]. Manisa Celal Bayar Üniversitesi.
  2. Açık Kanal (Nehir) Akışı (2008). https://docplayer.biz.tr/104822616-Acik-kanal-nehir-akisi.html adresinden 14 Aralık 2023 tarihinde alınmıştır.
  3. Aydın, M. C. (2005). Alttan alışlı dolusavak havalandırıcıların CFD analizi [Yayımlanmamış doktora tezi]. Fırat Üniversitesi.
  4. Güngör, M. ve Bulut, Y. (2008). Ki-Kare testi üzerine. Fırat Üniversitesi Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları Dergisi, 7(1), 84-89. https://dergipark.org.tr/tr/pub/fudad/issue/47171/593924
  5. Kiusalaas, J. (2005). Numerical methods in engineering with Matlab. Cambridge University press.
  6. Kumar, A., Ogalapur, S.G. (2020). Design of minimum length supersonic nozzle using the method of characteristics. International Journal of Science, Engineering and Technology, 8(6), 1-7. https://www.ijset.in/wp-content/uploads/IJSET_V8_issue6_357.pdf
  7. Numerical Interpolation (2008). https://towardsdatascience.com/numerical-interpolation-natural-cubic-spline-52c1157b98ac adresinden 18 Aralık 2023 tarihinde alınmıştır.
  8. Rajak, U., Khare, R. ve Prasad, V. (2018). Flow simulation of elbow draft tube using STAR CCM+. 4 th National Conference on Recent Innovations in Mechanical Engineering (NCRIME 2K17), Malla Reddy Engineering College (Autonomous), 105-110. https://www.researchgate.net/publication/323453676
  9. Regueiro-Picallo, M., Naves, J., Anta, J., Puertas, J. ve Suárez, J. (2016). Experimental and numerical analysis of egg-shaped sewer pipes flow performance. Water, 8(12), 1-9. https://doi.org/10.3390/w8120587
  10. Salih, A. (2016). Method of characteristics. Department of Aerospace Engineering Indian Institute of Space Science and Technology, Thiruvananthapuram. https://www.iist.ac.in/sites/default/files/people/IN08026/MoC_0.pdf
  11. Swaffield, J. A. (1982). Application of the method of characteristics to predict attenuation in unsteady partially filled pipe flow. U.S. Department Of Commerce.
  12. Tezcan, T., Gökkuş, Ü. ve Sınır, G. (1998). Analysis of unsteady flow ın complex pipe system by the method of characteristics, Mathematical & Computational Aplications, 3(1), 27-36. https://doi.org/10.3390/mca3010027
  13. Zorşahin, M. (2009). Polinom ve polinom olmayan spline fonksiyonlar yardımıyla bazı kısmi diferensiyel denklemlerin sayısal çözümleri [Yayımlanmamış yüksek lisans tezi]. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi.