Determination of Efficiency of Energy Dissipating Structures with CFD Method

Year 2017, Volume: 34 Issue: 2, 172 - 181, 01.12.2017

Kenan Büyüktaş , Ahmet Tezcan , İmran Sajid

https://doi.org/10.16882/derim.2017.310035

Abstract

In
this study, it was used data such as inlet water flow, velocity, flow heights,
outlet flow etc. belonging to diversion dam made by DSI 13^th
Regional Directorate. These values were calculated according to the calculation
criteria used during dam and diversion dam project planning of DSI 13^th
Regional Directorate. Then, diversion dam was modeled in real size in ANSYS
software. Thus, analysis was done by defining boundary and initial conditions
to model created in the ANSYS software. Values obtained from end of the
simulations such as efficiency of energy dissipating structures, the pressures
that the flows will occur, velocity distributions, water flow model, changes in
water depth along stilling basin were compared with the calculated values. At
the end of the study, while the initial water velocity was 8.5 ms^-1
and the water depth was 0.46 m obtained from DSI software, these values were
measured as 4.8 ms^-1 and 0.57 m respectively, after energy
dissipating structures. Similarly, while the initial water velocity obtained at
the end of the simulation is 8.5 ms^-1, this value reduced to 4.4 ms^-1
after energy dissipating structures. Simulation results show that the CFD
method can be used by researchers in the planning of engineering works such as
dams and diversion dam because the flow values obtained are highly similar to
the calculated values (92%).

Keywords

Small dam, Energy dissipating structures, CFD, Simulation

Enerji Kırıcı Yapıların Etkinliğinin HAD Yöntemi ile Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, DSİ 13. Bölge Müdürlüğü
tarafından yapılmış olan bir bağlamaya ait giriş su debisi, hızı, akış
yükseklikleri, çıkış debisi vb. su akış karakterleri kullanılmıştır. Bu
değerler DSİ 13. Bölge Müdürlüğü’nün baraj ve bağlama projelendirmesi sırasında
kullandığı hesaplama kriterlerine göre hesaplatılmıştır. Daha sonra bağlama
gerçek boyutlarda ANSYS yazılımında modellenmiştir. Böylelikle oluşturulan
modele başlangıç koşulları tanımlanarak ANSYS-Fluent paket programında
analizler yapılmıştır. Analizler sonucunda elde edilen enerji kırıcı yapıların
etkinliği, akışların meydana getireceği basınçlar, hız dağılımları, su akış
modeli, düşü havuzu boyunca su derinliğindeki değişimler gibi değerler
hesaplanan değerler ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda, DSİ’nin
kullandığı program ile elde edilen başlangıç su hızı 8.5 ms^-1 ve su
derinliği 0.46 m iken, enerji kırıcı yapıdan sonra bu değerler sırasıyla 4.8 ms^-1
ve 0.57 m olarak ölçülmüştür. Aynı şekilde simülasyon sonucunda elde edilen
başlangıç su hızı 8.5 ms^-1 iken enerji kırıcı yapıdan sonra bu değer
4.4 ms^-1’ ye düşmüştür. Simülasyon sonucu elde edilen akış
değerlerinin hesaplanan değerler ile yüksek oranda (%92) benzerlikler olması
baraj ve bağlama gibi mühendislik yapılarının planlanmasında HAD yönteminin
araştırmacılar tarafından kullanılabileceğini göstermektedir.

Keywords

Bağlama, Enerji Kırıcı Yapılar, HAD, Simülasyon

References

• Aküzüm, T., & Öztürk, F. (1996). Toprak Su Yapıları. Ankara Üniv. Ziraat Fakültesi Ders Kitabı. Yayın No:428, Ankara.
• Anonim (2011). Ansys Fluent, Inc.Tutorial User’s Guide, Release 14.0.
• Anonim (2012). Baraj Hidrolik Yapıların Tasarım Rehberi. T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, DSİ Genel Müdürlüğü, 1. Baraj Kongresi, No: 2, Ankara.
• Aydın, M.C. (2005). Alttan Alışlı Dolusavak Havalandırıcılarının CFD Analizi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ.
• Dursun, Ö.F., & Öztürk, M. (2009). Basamaklı dolusavakların akımın enerjisini sönümleme özelliğinin sayısal analizi. Journal of New World Sciences Academy, 4(2):1A0017.
• Erkek, C., & Ağıralioğlu, N. (2013). Su Kaynakları Mühendisliği. Beta Basım Dağıtım A.Ş. İstanbul. Ferziger, J.H., & Peric, M. (2002). Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer, 3rd Edition. ISBN 3-540-42074-6. pp 423.
• Kaya, N. (2003). Enerji Kırıcı Havuzlarda Farklı Tip Enerji Kırıcı Blokların Enerji Sönümleme Oranlarının İncelenmesi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ.
• Khan, A.L. (2011). Computational Fluid Dynamics Modeling of Emergency Overflows through an Energy Dissipation Structure of a Water Treatment Plant. World Environmental and Water Resources Congress. Bearing Knowledge for Sustainability. ASCE. 1483-1493 p.
• Long, L.N., Plassmann, P.E., Sezer-Uzol, N., & Jindal, S. (2004). Real-Time Visualization and Steering of Large-Scale Parallel Simulations, 11th International Symposium on Flow Visualization, University of Notre Dame, Indiana, USA, August 9-12, 2004.
• Modi, A., Sezer-Uzol, N., Long L.N., & Plassmann, P.E. (2005). Scalable computational steering for visualization/control of large-scale fluid dynamics simulations. Journal of Aircraft, 42(4):963-975.
• Sezer-Uzol, N. (2006). Unsteady Flow Simulations around Complex Geometries using Stationary or Rotating Unstructured Grids. PhD Thesis, Pennsylvania State University, Pennsylvania.