Tek Fanlı Karayolu Tünellerinde Kavis Geometrisinin Taşıt Egzozundan Yayılan Karbondioksit Dağılımları Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi
Öz
Bu çalışmada, karayolları tünellerinde taşıtların egzozlarından yayılan kirletici gazlardan karbondioksitin tünel içerisindeki dağılımları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. İlk önce Trabzon ili Ortahisar ilçesinde bulunan Akyazı Tüneli’nde karbondioksit ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra ise, karayolları tünellerinde biriken karbondioksitin fan etkisiyle dağılımları sayısal olarak incelenmiştir. Tünel içerisinde taşıtların olmadığı ve tünel girişinden 100 m ileride tünel tavanına yakın bir konuma yerleştirilmiş tek fan durumu için, 500 m uzunluğundaki iki şeritli düz bir tünel ve R=950 m ve R=1900 m yarıçap değerlerine sahip iki çemberin 500 m uzunluğundaki yay parçalarıyla oluşan iki farklı kavise sahip iki şeritli iki tünel içerisindeki üç boyutlu akış alanları zaman bağımlı olarak Standart k-ε türbülans modeli ile çözülmüştür. Tünel içerisindeki karbondioksit düzeylerinin çalışan fan etkisiyle zamana göre değişimlerinin incelendiği çalışmada, başlangıçtaki karbondioksit seviyesi 25000 ppm olarak dikkate alınmıştır. Zaman adımı 1 dakika seçilerek 60 dakikalık çözümler gerçekleştirilmiştir. Ağdan bağımsız çözümler, düz tünelde 8,5 milyon ve kavisli tünellerde 16 milyon ağ yoğunluğu değerlerinde sağlanmıştır. Fan itme kuvvetinin 950 N olduğu çalışmada, fan çalışma süresinin sonunda tünel içerisindeki hız ve karbondioksit değerleri grafiklere yansıtılmıştır. Kavis etkisi nedeniyle, karbondioksit değerleri tünel kesitinin dış bükey tarafındaki sol bölgesinde düşük, iç bükey tarafındaki sağ bölgesinde büyük olmaktadır. Tünel hacmi içerisinde karbondioksit seviyelerindeki azalmada kavis yarıçapındaki değişim etkili olmamakta, hem düz tünelde hem de kavisli tünellerde 60 dakika sonunda karbondioksit seviyeleri yaklaşık 5000 ppm düzeyine düşmektedir. Sayısal çalışmada kullanılan Standart k-ε modeli ile elde edilen sonuçlar deneysel verilerle iyi bir uyum göstermektedir.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Sekularac M., & Janković N. (2018). Experimental and numerical analysis of flow field and ventilation performance in a traffic tunnel ventilated by axial fans. Theoretical and Applied Mechanics, 45(2), 151-165.
- Chen T., Li Y., Xu Z., Kong J., Liang Y., Wang B. & Fan C. (2019). Study of the optimal pitch angle of jet fans in road tunnels based on turbulent jet theory and numerical simulation. Building and Environment, 165, 106390.
- Myrvang T., & Khawaja H. (2018). Validation of air ventilation in tunnels, using experiments and computational fluid dynamics, Int. Jnl. Of Multiphysics, 12(3), 295-311.
- Zhao S., Xue P., Xie J., Wang Y., Jiang Z., & Liu J. (2022). Optimal pitch angle of jet fans based on air age evaluation for highway tunnel ventilation. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 228, 105088.
- Wang F., Wang M., He S., Zhang J., & Deng Y. (2010). Computational study of effects of jet fans on the ventilation of a highway curved tunnel. Tunnelling and Underground Space Technology, 25(4), 382-390.
- Pei G., & Pan J. (2014). Numerical study on different series modes of jet fan in a longitudinal tunnel ventilation system. Mathematical Problems In Engineering, 2014(1), 194125.
- Eftekharian E., Dastan A., Abouali O., Meigolinedjad J., & Ahmadi G. (2014). A numerical investigation into the performance of two types of jet fans in ventilation of an urban tunnel under traffic jam condition. Tunnelling and Underground Space Technology, 44, 56-67.
- Li Y., Chen T., Xu Z., Kong J., Wang M., & Fan C. (2019). Influence of winding wall on the entrainment characteristics of air jet in curved road tunnels. Tunneling and Underground Space Technology, 90, 330-339.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Temel ve Teorik Akışkanlar Dinamiği, Makine Mühendisliği (Diğer)
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yayımlanma Tarihi
31 Mayıs 2026
Gönderilme Tarihi
12 Aralık 2025
Kabul Tarihi
19 Ocak 2026
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2026 Cilt: 13 Sayı: 1