Baraj Rezervuarlarında Kullanılan Labirent Yan Savakların HAD Analizi

Öz

Labirent savaklar, yakın tarihte literatürde dikkat çeken önemli hidrolik yapılardandır. Aynı savak açıklığı için, daha uzun efektif kret uzunluğu sayesinde, bu savaklar, klasik savaklara oranla daha büyük deşarj kapasitesine sahiptirler. Açık kanallara yerleştirilen labirent yan savakların deşarj kapasitesi, klasik dikdörtgen yan savaklarınkinin yaklaşık 1.5 - 5 katı kadar olmaktadır. Baraj rezervuarlarında klasik yan savaklar, gerekli durumlarda, sık kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, klasik yan savakların yerine labirent yan savakları kullanmak ve bunların hidrolik karakteristiklerini sayısal çözümlemeler ile belirlemektir. Bu çalışmada, aynı savak açıklığı için klasik ve labirent yan savakların debi değerleri Flow-3D yazılımı kullanılarak karşılaştırılmıştır. Labirent yan savakların bir rezervuarda dolusavak yapısı olarak kullanılmasına dair literatürde yapılmış bir çalışmasına ya da uygulamaya rastlanmamıştır. Klasik ve labirent yan savaklar için üç farklı nap yükü (0.80, 1.00 ve 1.60 m) dikkate alınmıştır. Ayrıca labirent yan savaklar için üç farklı savak açısı (20˚, 30˚ ve 40˚) dikkate alınarak dokuz adet model çalışılmıştır. Böylece toplamda on iki adet 3B sayısal model oluşturularak debi değerleri karşılaştırılmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizlerinde türbülans modeli olarak LES (Large Eddy Simulation) modeli tercih edilmiştir. Her iki model için de çözüm ağının boyutları 0.10 m alınarak, klasik yan savaklar için 5,180,000 adet, labirent yan savak için ise 5,700,000 adet hücreye sahip yüksek çözünürlüklü yapısal meş kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, aynı savak açıklığı için trapez labirent yan savakların klasik yan savaklara oranla yaklaşık %80 oranında daha fazla debi deşarj edebildiği gözlenmiştir. Bu sebeple aynı miktarda debiyi daha az bir açıklıkta geçirilebileceğinden, labirent yan savakların kullanımı daha ekonomik olacağı belirtilmiştir. Ayrıca labirent yan savaklar için savak açısı düştükçe, efektif savak uzunluğu arttığından, deşarj edilebilen debi miktarında da artış olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Baraj Rezervuarı,Dolusavak,Flow3D,HAD

References

1. Amorim, José Carlos C., Renata C. Rodrigues, and Marcelo G. Marques. (2004). "A numerical and experimental study of hydraulic jump stilling basin." Advances in Hydroscience and Engineering 4.
2. Demuren, A. O., and Rodi, W. (1986). “Calculation of flow and pollutant dispersion in meandering channels.” J. Fluid Mech., Cambridge, U.K., 172, 63–92.
3. Epely-Chauvin, G., De Cesare, G., & Schwindt, S. (2014). Numerical modelling of plunge pool scour evolution in non-cohesive sediments. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 8(4), 477-487.
4. M. E. Emiroglu, N. Kaya, H. Agaccioglu, (2010). Discharge capacity of labyrinth side weir located on a straight channel, J. Irrig. Drain. Eng. 136, 37-46.
5. M. E. Emiroglu, N. Kaya, H. Agaccioglu, (2011b). Closure to “Discharge capacity of labyrinth side weir located on a straight channel.” J. Irrig. Drain. Eng. 137, 745–746.
6. N. Kaya, M. E. Emiroglu, H. Agaccioglu, (2011). Discharge coefficient of semi-elliptical side weir in subcritical flow, Flow. Meas. Instrum. 22, 25–32
7. Olsen, N.R.B., Kjellesvig, H.M., (1998). “Three-Dimensional Numerical Flow Modeling For Estimation Of Spillway Capacity.” Journal of Hydraulic Research, 36:5, 775-784
8. Rady, Reda M. Abd El-Hady, (2011). "2D-3D modeling of flow over sharp-crested weirs." Journal of Applied Sciences Research 7.12.2011: pp 2495-2505.

9. Savage, B.M. and Johnson, M.C. (2001). “Flow over Ogee Spillway: Physical and Numerical Model Case Study.” J. of Hydraulic Engineering. Vol. 127, No. 8, Aug. pp. 640-649.
10. Vasquez, J. A., and B. W. Walsh. (2009). "CFD simulation of local scour in complex piers under tidal flow." 33rd IAHR Conference Water Engineering for a Sustainable Environment, Vancouver.
11. Wang, C., Liang, F., and Yu, X. (2016) “Experimental and numerical investigations on the performance of sacrificial piles in reducing local scour around pile groups.” Natural Hazards, 1-19.
12. Wang, S. S.-Y., and Adeff, S.E. (1986).“Three-dimensional modelling of river sedimentation processes.” Proc., 3rd Int. Symp. on River Sedimentation, University of Mississippi, University, Miss.
13. Yoo, Sungyul, Kiwon Hong, and Manha Hwang. (2002). "A 3-dimensional numerical study of flow patterns around a multipurpose dam." Proceedings of the 5th International Conference on Hydroinformatics, Cardiff, UK.
14. /flow3d/v11.2/help/theory.html#overview