Numerical investigation of the cavity formation behind a weir

Abstract

This paper presents two dimensional numerical analysis of the cavity formation behind broad crested weir which is frequently used to control the flow in open channels. By taking the same values of external parameters and different initial conditions, two different shapes of the nappes called free nappe and depressed nappe could be obtained. It has been numerically indicated that the presence or absence of the cavity behind the weir affects the water surface profiles, pressure distributions, and flow pattern. FLOW-3D software which can simultaneously solve the three dimensional continuity and momentum equations by using finite volume method has been used in numerical solution.

Özet

Bu çalışmada, açık kanallarda akımı kontrol altına almak amacıyla sıkça kullanılan geniş başlıklı savak arkasında boşluk oluşumunun iki boyutlu sayısal analizi sunulmuştur. Bütün dış parametrelerin aynı, başlangıç şartlarının farklı alınması durumunda, savak arkasında boşluk bulunan serbest nap ve boşluk bulunmayan yapışık nap olmak üzere iki farklı nap şekli elde edilebilmektedir. Savak arkasında aynı koşullar altında boşluk oluşup oluşmamasının su yüzü profillerini, basınç dağılımlarını ve akımın sergilediği davranışı etkilediği sayısal olarak gösterilmiştir. Sayısal çözüm için, üç boyutlu süreklilik ve hareket denklemlerini eş zamanlı olarak sonlu hacim yöntemi ile çözebilen FLOW-3D yazılımı kullanılmıştır.