Eğrisel Geniş Başlıklı Savak Üzerinden Geçen Açık Kanal Akımının Deneysel ve Teorik Analizi

Öz

Eğrisel geniş başlıklı savak üzerinden geçen akımın hız alanı, bir boyutlu Lazer Doppler Anemometresi (LDA) kullanılarak ölçülmüştür. Deney ile aynı akım koşullarında, temel denklemler Standart k-, RNG k- ve Realizable k-ε türbülans modelleri kullanılarak, sonlu hacimler yöntemine dayalı ANSYS-Fluent paket programı yardımıyla çözülmüştür. Su yüzü profilinin hesabı için Akışkan hacimleri yöntemi (Volume of Fluid-VOF) kullanılmıştır. Sayısal hesaplamalardan elde edilen akım hızları ve su yüzü profilleri, sayısal sonuçların doğrulanması bağlamında deneysel ölçümlerle karşılaştırılmıştır. Sayısal ve deneysel bulguların karşılaştırması sonucunda RNG k- türbülans modelinin, hız alanı ve su yüzünün hesaplamasında, bu çalışmada kullanılan diğer türbülans modellerine göre daha başarılı olduğunu göstermiştir

Anahtar Kelimeler

• Eğrisel geniş başlıklı savak, LDA, Sayısal model, VOF, Hız profili

Experimental and Theoretical Analysis Of Open Channel Flow Over A Curvilinear Broad-Crested Weir

Öz

The velocity field of the overflow a curvilinear broad crested weir is measured using a one-dimensional Laser Doppler Anemometry (LDA). Using standard k-, RNG k- and Realizable k-ε turbulence closure models, the basic equations are solved by ANSYS-Fluent package program based on finite volume method for the same experimental conditions. The volume of fluid (VOF) method is used to compute the free surface of the flow. The numerical results for the velocity field and flow profiles are compared with the experimental results for validation purposes. The comparisons of the numerical and experimental results show that the numerical simulation using the RNG k–ε turbulence closure model predicts the velocity field and free surface profile more accurately compared to those of the other turbulence models used in the present study

Anahtar Kelimeler

• Curvilinear Broad-crested weir, LDA, Numerical model, VOF, Velocity profile

Kaynakça

1. 1. Ashgriz, N., Barbat, T., Wang, G., (2004). “A computational Lagrangian-Eulerian advection remap for free surface flows”, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 44, 1-32.
2. 2. Hirt, C.W., Nichols, B.D., (1981). “Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries”, Journal of Computational Physics, 39, 201-225.
3. 3. Launder B. E. ve Spalding D. B., (1972). “Lectures in Mathematical Models of Turbulence”, Academic Press, London.
4. 4. Roache, P.J., (1998). “Verification of codes and calculations”, AIAA Journal, 36(5), 696- 702.
5. 5. Sarker, M.A., Rhodes, D.G., (2004). “Calculation of free-surface profile over a rectangular broad-crested weir”, Flow Measurement and Instrumentation, 15, 215- 219.
6. 6. Shih, T.-W., Liou, W.W., Shabbir, A., Yang, Z., Zhu, J., (1995). “A new k-ε eddy-viscosity model for high Reynolds number turbulent flows - model development and validation”, Computers and Fluids, 24(3), 227–238.
7. 7. Wilcox, D.C., (2000). “Turbulence Modeling For CFD”, DCW Industries, Inc., California.
8. 8. Yakhot, V., Orszag, S. A., (1986). “Renormalizatıon group analysis of turbulence. I. Basic Theory”, Journal of Scientific Computing, 1(1), 3-51.

9. 9. Yakhot, V., Orszag, S.A., Thangam, S., Gatski, T.B., Speziale, C.G., (1992). “Development of turbulence models for shear flows by a double expansion technique”, Physics of Fluids, 4(7), 1510-1520.