Değişken Enkesitli Açık Kanal Akımının Deneysel ve Sayısal Modellemesi

Veysel Gümüş; Oğuz Şimşek; Şemsettin Bal

doi:10.29109/gujsc.592989

Değişken Enkesitli Açık Kanal Akımının Deneysel ve Sayısal Modellemesi

Öz

Bu çalışmada, açık kanal içerisinde daralma ve genişleme kesiti oluşturan trapez başlıklı yapı ile etkileşimde bulunan akım, deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, hız alanı akustik doppler hız ölçer (Acoustic Doppler Velocimeter-ADV) ve su yüzü profili ise limnimetre kullanılarak ölçülmüştür. Sayısal modellemelerde Standart k- ε (SKE), Renormalization Group k- ε (RNG), Realizeble k- ε (RKE), Standart k-ω (SKW), Kayma gerilmesi taşınımı (Shear Stress Transport-SST), Reynolds gerilme modeli (Reynolds Stress Model-RSM) ve Bağımsız Girdap Benzetimi (Detached-Eddy Simulation-DES) ve Büyük Girdap Benzetimi (Large Eddy Simulation-LES) modelleri kullanılarak, akım hız alanı ve su yüzü profili belirlenmiştir. Kullanılan modellerin performansları, Ortalama Karesel Hata (OKH) ve Ortalama Mutlak Göreceli Hata (OMGH) parametrelerine göre değerlendirilmiştir. Sayısal model sonuçları üzerinde etkisinin olduğu bilinen hesaplama ağının analizinde Ağ Yakınsama İndeksi (Grid Convergence Index-GCI) yöntemi, serbest su yüzünün belirlenmesinde ise Akışkan Hacimleri Yöntemi (Volume of Fluids-VOF) kullanılmıştır. Çalışma sonucunda, akım hız alanı ve serbest su yüzü profilinin belirlenmesinde, DES modelinin kullanılan diğer modellere göre daha başarılı sonuç verdiği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Açık kanal akımları,Akustik doppler hız ölçer,Hesaplamalı akışkanlar dinamiği,Hız alanı,Türbülans kapatma modelleri

Supporting Institution

Harran Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi

Project Number

17080

References

[1] D. Ho, B. Karen, D. Shane, C. Brain, Numerical Flow Analysis for Spillways. 43rd ANCOLD Conference, Hobart, Tasmania, 127-138, 2003.
[2] A. Daneshkhah, H. Vosoughifar, Solution of flow field equations to investigate the best turbulent model of flow over a standard ogee spillway in finite volume method. The first international conference on dams-hydropower, Iran, 1-9, 2012.
[3] N. G. Soydan, O. Şimşek, M. S. Aköz, Prediction and validation of turbulent flow around a cylindrical weir, European water, 57: (2017) 85-92,
[4] N. G. Soydan, O. Şimşek, M. S. Aköz, Köprü ayağı etrafındaki türbülanslı akımın sayısal ve deneysel analizi. Politeknik dergisi, 21: 1 (2018) 137-147
[5] M, Aköz, O. Şimşek, N. G. Soydan, Numerical modeling of interaction of turbulent flow with a buried circular cylinder on a plane surface. İMO teknik dergi, 30: 6 (2019) 1-25.
[6] B. E. Launder, D. B. Spalding, Lectures in mathematical models of turbulence. Academic Press, New York, 169s, 1972.
[7] T.H. Shih, W. W. Liou, A. Shabbir, Z. Yang, J. ZHU, A new k-ϵ eddy viscosity model for high Reynolds number turbulent flows. Computers & Fluids, 24:3 (1995), 227-238.
[8] V. Yakhot, S. A. Orszag, Renormalization-group analysis of turbulence. Physical Review Letters, 57:14 (1986), 1722-1724.

[9] V. Yakhot, S. A. Orszag, S. Thangam, T. B. Gatski, C. G. Speziale, Development of turbulence models for shear flows by a double expansion technique. Physics of fluids a-fluid dynamics, 4:7 (1992), 1510-1520.
[10] D. C. Wilcox, Turbulence modeling for CFD (Third Edition), DCW Industries, Inc., California, 522s, 2006.
[11] F. R. Menter, 2-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA journal, 32:8 (1994), 1598-1605.
[12] B. E. Launder, G. J. Reece, W. Rodi, Progress in the development of a Reynolds-stress turbulence closure. Journal of fluid mechanics, 68:3 (1975), 537.
[13] ANSYS (2018).
[14] P. J. Roache, Perspective-a method for uniform reporting of grid refinement studies. Journal of fluids engineering-transactions of the ASME, 116:3 (1994), 405-413.
[15] P. J. Roache, Verification of codes and calculations. AIAA journal, 36:5 (1998), 696-702.
[16] P. J. Roache, Quantification of uncertainty in computational fluid dynamics. Annual review of fluid mechanics, 29 (1997), 123-160.
[17] C. W. Hirt, B. D. Nichols, Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. Journal of computational physics, 39:1 (1981), 201-225.
[18] V. Gümüş, Dolusavak akımının sayısal modellemesi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstiütsü, Doktora Tezi, Adana, 129s, 2014.
[19] M.S. Aköz, N. G. Soydan, O. Şimşek, Kritik üstü açık kanal akımının detached eddy ve large eddy simülasyon ile sayısal modellenmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri dergisi part: c, tasarım ve teknoloji, 4:4 (2016), 213-224.
[20] V. Gümüş, O. Şimşek, N.G. Soydan, M.S. Akoz, M.S. Kirkgöz, Numerical modeling of submerged hydraulic jump from a sluice gate. Journal of irrigation and drainage engineering 142:1 (2015), 04015037.
[21] O. Şimşek, M.S. Aköz, N.G. Soydan, Numerical validation of open channel flow over a curvilinear broad-crested weir. Progress in computational fluid dynamics, an international journal, 16:6 (2016), 364-378.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Veysel Gümüş
0000-0003-2321-9526
Türkiye

Oğuz Şimşek ^*
0000-0002-9749-5104

Şemsettin Bal This is me
0000-0002-4981-2849

Publication Date

December 24, 2019

Submission Date

July 17, 2019

Acceptance Date

November 9, 2019

Published in Issue

Year 2019 Volume: 7 Number: 4

DOI

https://doi.org/10.29109/gujsc.592989

IZ

https://izlik.org/JA69RK59HB

Cite

RIS / Bibtex

APA

Gümüş, V., Şimşek, O., & Bal, Ş. (2019). Değişken Enkesitli Açık Kanal Akımının Deneysel ve Sayısal Modellemesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji, 7(4), 938-956. https://doi.org/10.29109/gujsc.592989

Cited By

ÜSTTEN AKIŞLI KAPAK AKIMININ SAYISAL MODELLEMESİ

Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi

https://doi.org/10.21923/jesd.752914

Numerical analysis of hydraulic characteristics of spillways and effectiveness of energy dissipation structures

Ain Shams Engineering Journal

https://doi.org/10.1016/j.asej.2025.103953