Kapak altı batmış akım mansabında meydana gelen oyulmaların sayısal simülasyonu

Abstract

Su yapılarının mansabındaki oyulmalar önemli mühendislik problemlerinden biridir. Literatürde oyulma problemleriyle ilgili birçok deneysel çalışma yapılmış ve bazı bağıntılar elde edilmiştir. Oyulma analizlerinin en büyük zorluğu oyulma işleminin uzun zaman alması ve sıvı-katı etkileşimi dinamiğinin karmaşıklığıdır. Bu çalışmada 2B hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak kapak altı batık akım durumunda bir platform mansabındaki oyulmalar incelenmiştir. Sayısal analizin kalibrasyonu için literatürdeki bazı deney ve bağıntı sonuçları kullanılmıştır. Maksimum oyulmanın zamana göre üstel olarak değiştiği ve boyutsuz oyulma-yığılma profilinin ise üçüncü derece polinoma uyduğu görülmüştür. Deneysel verilere göre sayısal verilerde yaklaşık %5-10 sapma tespit edilmiştir.

Keywords

• Oyulma,Sediment taşınımı,Batık akım kapak altı akım,HAD

Numerical simulation of scour at downstream of submerged sluice flow

Abstract

Scour downstream of hydraulic structures is an important problem in engineering. There are many experimental studies on the scour problem, and some empirical relationships were presented in the literature. The biggest challenges in the scour analyses are the requirement of a lot of time and complex hydrodynamics of the liquid-solid interaction. In this study the scour at downstream of submerged sluice flow after an apron was investigated by using 2D computational fluid dynamics (CFD). Some experimental data and relationships in the literature were used to calibrate the numerical analyses. It is observed that the variation of maximum scour versus time is exponential and dimensionless scour profiles fit to third degree curve. The relative percent error is approximately 5-10% between experimental and numerical results.

Keywords

• Scour,Sediment transport,Submerged flow,Sluice flow,CFD

References

1. Yıldız D. Baraj Mansabındaki Oyulmalar. 1. Baskı. Ankara, Türkiye, Ada Mühendislik Müşavirlik Ltd. Şti, 2007.
2. Shalash MSE. Die Kolkbildung Beim Ausfluss Unter Schützen, Hochschule München, Germany, Diss. Von der Fakultat für Bauwesen der Techn, 1959.
3. Dey S, Raikar RV. “Scour below a high vertical drop”. Journal of Hydraulic Engineering, 133(5), 564-568, 2007.
4. Dey S, Sarkar A. “Characteristics of submerged jets in evolving scour hole downstream of an apron”. Journal of Engineering Mechanics, 134, 927-936, 2008.
5. Dey S, Westrich B. “Hydraulics of submerged jet subject to change in cohesive bed geometry”. Journal of Hydraulic Engineering, 129(1), 44-53, 2003.
6. Dey S, Sarkar A. “Scour downstream of an apron due to submerged horizontal jets”. Journal of Hydraulic Engineering, 132, 246-257, 2006.
7. Flow 3D. Manual, Sediment Scour Model. Flow-3D User Manual, v11.0.3. Flow Science, Inc. 2014.
8. Meyer-Peter E, Müller R. “Formulas for bed-load transport”. 2nd Meeting of the International Association for Hydraulic Structures Research, Delft, 7 June 1948.

9. Chien N. Meyer-Peter formula for bed-load transport and Einstein bed-load function. M.R.D. Sediment Series No. 7, University of California-Berkeley and The Missouri River Division, U.S. Army Corps of Engineers, 32 pp, Berkeley, California, USA, 1954.