ENERJİ KIRICI HAVUZLARDA FARKLI TİP ENERJİ KIRICI BLOKLARIN ENERJİ SÖNÜMLEME ORANLARININ FİZİKSEL ve SAYISAL MODELLERLE BELİRLENMESİ

DETERMINATION OF ENERGY DISSIPATION PERFORMANCE OF VARIOUS TYPES OF ENERGY DISSIPATOR BLOCKS IN STILLING BASIN BY PHYSICAL AND NUMERICAL MODELS

Özet

Bir su yapısından sonra akarsuya bırakılan ve özellikle yüksekten düşen suyun önemli miktarda hidrolik enerjisi vardır. Bu enerji yüksek hızlara neden olur. Yüksek hız ise akım yatağında oyulma, aşınma ve şüt kanallarında kavitasyona yol açabilir. Bunun sonucu olarak yapıların stabiliteleri bozulur, dolayısıyla yapılar zarar görür ve yıkılabilir. Bir su yapısından yüksek hızla çıkan suyun enerjisini kırarak yapıya ve çevredeki yapılara zarar vermeden suyu mansaba aktaran tesise enerji kırıcı yapı denir. Bu çalışmanın amacı, farklı geometrik şekillerdeki enerji kırıcı blokların enerji sönümleme oranlarının fiziksel ve sayısal modelleme yöntemiyle araştırılmasıdır. Tüm blok tiplerinde blok yükseklikleri ve genişlikleri sabit seçilmiş, toplam enerji kırıcı blok uzunlukları ise enerji kırıcı havuz genişliğinin %50’si olacak şekilde tasarlanmıştır. Deneysel olarak 4 farklı geometrik şekildeki blokların sönümleme oranları, tek sıra, iki sıra ve iki sıra eşik yapısız olmak üzere 3 farklı yerleşim şekli ile toplamda 12 farklı tasarımda ve 7 farklı debi değerinde test edilmiştir. Bu tasarımlar ayrıca FLOW-3D yazılım programında sayısal olarak modellenmiş, deneysel ve sayısal çalışmaların sonuçları karşılaştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda T şekilli enerji kırıcı bloğun en iyi sönümleme oranına sahip olduğu tespit edilmiştir. Deneysel çalışmalarla FLOW-3D ile sayısal modellemeden elde edilen sonuçların birbirine benzer olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract

Energy dissipator in the stilling basin is a structure designed to protect downstream of the spillway from erosion and scour by reducing flow energy in the energy dissipation pool. Energy dissipation pool is an important element of hydraulic structures as a transition between the high-velocity flow and the sensitive tailwater. The aim of this study is to investigate the energy dissipation ratios of baffle blocks which constructed in Type III stilling basin with different geometric shapes by using physical and numerical modeling methods. In all types of baffle blocks, the block heights and widths are chosen equally, and the total baffle block lengths are designed to be 50% of the stilling basin width. Energy dissipation ratio of the baffle blocks in 4 different geometric shapes were determined in 3 different layouts as single row, two rows and two rows without threshold structure, in a total of 12 different designs and 7 different discharges are tested. In addition, these experimental studies were tested in the FLOW-3D software program, and the results of experimental and numerical studies were compared. As a result of the study, it was determined that the T-shaped energy dissipating block had the highest energy dissipation ratio, and it was observed that the results obtained from the experimental studies and the FLOW-3D software were similar to each other.