Kontrol yapıları arkasındaki açık kanal akımlarının sayısal ve deneysel analizi

Numerical and experimental analyses of open channel flows behind control structures

Özet

Suyun hareketini idare eden denklemlerin analitik çözümlerini elde etmek, bu denklemlerin viskozite ve türbülans ifadeleri içermesinden dolayı bazı basit ve sınırları geometrik olan akım problemleri dışında oldukça zordur. Bu tür problemlerin çözümünde çeşitli sayısal yöntemler kullanılarak yaklaşık çözümler elde edilmektedir. Bu çalışmada laboratuvar kanalında gerçekleştirilen iki boyutlu savak arkası akımda PIV cihazı kullanılarak hız ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen deneysel bulgular, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak Reynolds hareket denkleminin sayısal çözümünden elde edilen teorik hızlarla karşılaştırılmıştır. Savak üzerinde oluşan su yüzü profili, akışkan hacim yöntemi (VOF) ile teorik olarak elde edilen su yüzü profili ile karşılaştırılmıştır.

Abstract

Because the governing equations of the fluid motion contain the terms of viscosity and turbulence, it is generally difficult to obtain the analytical solutions of these equations except the flow problems that have simple geometric boundaries. Different numerical methods are used to obtain approximate solutions of such problems. In this study, velocity measurements for a flow of triangular broad-crested weir are taken using PIV in a laboratory channel. Using the finite element method, the numerical solutions for the Reynolds transport equations are obtain to compare with experimental velocities. The free surface profiles on the weir modeled in a laboratory channel are theoretically obtained with the volume of fluid (VOF) analysis and compared with the experimental free surfaces.