Baraj haznelerinde yoğunluk akımları ile oluşan dalma noktasının zamanla değişiminin matematik modelle incelenmesi

Investigation of temporary variation of plunging point caused by density plunging reservoir flow using mathematical modeling

Özet

Taşkınlar, havza erozyonları ve meteorolojik girdiler, giren nehir akını yoğunluğunun değişimine ve baraj hazne akımına etki eder. Hazneye giren ile haznedeki durgun su arasındaki yoğunluk farkı, sıcaklık farklılığından, askı maddesi veya çözülmüş madde konsantrasyonu farklılığından veya bu etkilerin hepsinin karışımından oluşabilir. Bu çalışmada, sadece sıcaklık farklılığından oluşan yoğunluk akımları, tabanı eğimli bir hazne boyunca, iki boyutlu matematik model kullanılarak incelenmiştir. Kararsız akım durumunda, süreklilik, hareket, enerji, ve türbülans model denklemleri kartezyen koordinat sisteminde çıkarılmıştır. Bu denklemler hazne akımına uygun başlangıç ve sınır şartları için çözülmüştür. Bu tip akımların anlaşılması baraj gölü ve çevresindeki kirlenme, su kalitesi modellemesi, haznedeki katı madde çalışmaları, karışım analizi çalışmaları ve haznedeki canlı hayalın sürdürülmesi ve korunması açısından önemlidir. Akım alanında oluşan hızlar, sıcaklıklar, dalma noktasının ve dalma derinlikleri, kontrol hacim kavramı ve sonlu farklar metodu kullanılarak Fluent 5.3 programı ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, haznede oluşan dalma noktasının yeri ve zamanla değişimi belirlenerek grafik halinde verilmiştir. Bulunan değerler beklentilerle uyumlu sonuçlar vermiştir.

Abstract

Floods, river basin erosions, and meteorological input influence the river inflow density variation and the dam reservoir flow. The density difference between inflowing and ambient waters may be due to a difference in temperature or concentration of dissolved or suspended substance. In this study, the density flow which will be occur only due to adifference in the temperature in a reservoir with a bottom slope is investigated by using two dimensional mathematical model. Equations of unsteady continuity, momentum, energy, and turbulence model are formulated in the Cartesian coordinates. These equations are solved based on initial and boundary condition for reservoir flow. Understanding of these flows is important from the point of view of water quality modeling, reservoir sedimentation studies, effluent mixing analyses and habitat in reservoirs. Velocities, temperatures, plunging points and plunging depths are determined using control volume concept and finite difference method using Fluent 5.3 software program. Place of plunging flowand temporary variation are evaluated graphically from the model simulation results.