Experimental Investigation of Velocities Under Steady State Flow Conditions

Abstract

In this study, velocity distribution in open channel flows was investigated experimentally under steady flow conditions. The experiments were carried out in a channel which was available in the Hydraulics Laboratory of Civil Engineering Department in Dokuz Eylul University. The velocity measurements were conducted by using UVP (Ultrasonic Velocity Profiler) and ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) devices. The velocity profiles under steady flow conditions were also obtained by means of UVP device and compared with those computed by using the equations available in the literature. According to the results it was observed that the Power Law and Parabolic Law are compatible with the outer region of the flow and the Logarithmic Law is compatible with the inner region of the flow.

Keywords

• Open Channel
• velocity measurement
• steady flow

Kararlı Akım Koşullarında Oluşan Hızların Deneysel Olarak Araştırılması

Abstract

Bu çalışma kapsamında, açık kanalda kararlı (zamanla değişmeyen) akım koşullarında oluşan akım hızlarının deneysel olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Hidrolik Laboratuvarı’nda yer alan açık kanal deney düzeneğinde kararlı akım koşullarında hız ölçümleri yapılmıştır. Ölçümler sırasında ultrasonik yöntemle hız ölçümü yapan UVP (Ultrasonic Velocity Profiler) ve ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) cihazları kullanılmıştır. Kararlı akım koşullarında düşey kesit boyunca oluşan hız profilleri UVP cihazı aracılığı ile elde edilmiştir. Hız profilleri, literatürde önerilen formüller kullanılarak da elde edilmiş olup, deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve formüllerde yer alan katsayılar için değerler önerilmiştir. Kullanılan formüller içerisinde, Üssel Yasa ve Parabolik Yasa formüllerinin akımın dış bölgesinde, Logaritmik Yasa formülünün ise akımın iç bölgesinde uyumlu olduğu görülmüştür.

Keywords

• Açık kanal
• hız ölçümü
• kararlı akım

References

1. [1] Vedula, S. ve Achanta, R. R. 1985. Bed shear from velocity profiles: A new approach. Journal of Hydraulic Engineering, 111(1), 131-143.
2. [2] Song, T. ve Chiew, Y. M. 2001. Turbulence measurement in nonuniform open-channel flow using Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Journal of Engineering Mechanics, 127(3), 219-232.
3. [3] Balachandar, R., Blakely, D. ve Bugg, J. 2002. Friction velocity and power law velocity profile in smooth and rough shallow open channel flows. Canadian Journal of Civil Engineering, 29(2), 256-266.
4. [4] Zrostlík, Š., Bareš, V., Krupička, J., Picek, T. ve Matoušek, V. 2015. One-dimensional velocity profiles in open-channel flow with intense transport of coarse sediment. EPJ Web of Conferences, 92, 02120.
5. [5] Luo, H., Singh, V. ve Schmidt, A. 2018. Comparative study of 1D entropy-based and conventional deterministic velocity distribution equations for open channel flows. Journal of Hydrology, 563, 679-693.
6. [6] Prandtl, L. 1925. 7. Bericht über Untersuchungen zur ausgebildeten Turbulenz. ZAMM‐Journal of Applied Mathematics and Mechanics/Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 5(2), 136-139.
7. [7] Nikuradse, J. 1933. Stromungsgesetze in rauhen Rohren. VDI-Forschungsheft, 361, 1.
8. [8] Bazin, H. E. 1865. Recherches hydrauliques, memoires presentes par divers savants. Science Mathematiques et Physiques, Series, 2.

9. [9] Sontek 2007. HorizonADV User Guide. HorizonADV Kullanıcı Rehberi.
10. [10] General Acoustics 2007. Ultralab ULS User Manual. Ultralab ULS Kullanıcı Rehberi.