Kuru Yatakta Oluşan Baraj Yıkılmasının Sayısal Modellemesi
Abstract
Baraj yıkılmasının meydana gelmesi durumunda özellikle barajın mansap bölgesinde oluşacak mal ve can kaybının en aza indirgenmesi ve barajın planlama aşamasında gerekli önlemlerin alınması için, baraj yıkılmasının sayısal modelleme teknikleriyle analiz edilmesi önemlidir. Ayrıca, mevcut barajların yayılım dalgasının mansap bölgesine olan etkisinin farklı senaryolarla analizi de bu yöntemler kullanılarak gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada, baraj mansabında herhangi bir yapı veya akım bulunmaması durumunda (kuru yatak) gerçekleşen baraj yıkılmasının sayısal modellemesi, sonlu hacimler yöntemiyle ANSYS- Fluent paket programı kullanılarak yapılmıştır. Sayısal modellemelerde baraj yıkılması yayılım dalgası akımını idare eden temel denklemlerin çözümünde, Re-normalization Grup k-ɛ (RNG), Kayma Gerilmesi Taşınım (Shear Stress Transport -SST) ve Ayrılmış Girdap Benzetim (Detached Eddy Simulation- DES) modelleri, su hava ara kesitinin belirlenmesinde ise akışkan hacimleri yöntemi (Volume of Fluid-VOF) kullanılmıştır. Farklı zamanlarda elde edilen deneysel ve sayısal su yüzü profillerinin karşılaştırılmasından, DES modelinin kullanılan diğer modellere kıyasla nispeten daha başarılı olduğu belirlenmiştir. Çalışma sonucunda, baraj yıkılması durumunda barajların mansap bölgesinin güvenlik önlemlerinin ve risk sınırlarının belirlenmesinde, sayısal modellemelerin güvenle kullanılabileceği görülmüştür.
Keywords
Baraj yıkılması, Sayısal modelleme, Akışkan hacimleri yöntemi, Ayrılmış girdap modeli
References
- [1] M. S. Kirkgoz, M. S. Akoz ve A. A. Oner, “Numerical modeling of flow over a chute spillway,”Journal of Hydraulic Research, vol. 47, no. 6, pp. 790-797, 2009.
- [2] H. Ozmen-Cagatay ve S. Kocaman, “Dam-break flow in the presence of obstacle: experiment and CFD simulation,”Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, vol. 5, no. 4, pp. 541-552, 2011.
- [3] A. A. Oner, M. S. Akoz, M. S. Kirkgoz ve V. Gumus, “Experimental validation of volume of fluid method for a sluice gate flow,” Advances in Mechanical Engineering, vol. 4, pp. 1-10, 2012.
- [4] S. Kocaman, “Prediction of backwater profiles due to bridges in a compound channel using CFD,” Advances in Mechanical Engineering, c. 6, ss. 1-9, 2014.
- [5] V. Gumus, O. Simsek, N. G. Soydan, M. S. Akoz ve M. S. Kirkgoz, “Numerical modeling of submerged hydraulic jump from a sluice gate,” Journal of Irrigation and Drainage Engineering, c. 142, s. 1, ss. 1-11, 2016.
- [6] O. Simsek, M. S. Akoz ve N. G. Soydan, “Numerical validation of open channel flow over a curvilinear broad-crested weir,” Progress in Computational Fluid Dynamics, an International Journal, c. 16, s. 6, ss. 364-378, 2016.
- [7] T. Shigematsu, P. Liu ve K. Oda, “Numerical modeling of the initial stages of dam-break waves,” Journal of Hydraulic Research, vol. 142, pp. 183–195, 2004.
- [8] S. Kocaman, “Experimental and theoretical investigation of dam-break problem,” Doktora tezi, İnşaat Mühendisliği, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, 2007.
- [9] A. Khoshkonesh, B. Nsom, S. Gohari ve H. Banejad, “A comprehensive study on dam-break flow over dry and wet beds,” Ocean Engineering, vol. 188, pp. 1-18, 2019.
- [10] D. H. Munoz ve G. Constantinescu, “3-D dam break flow simulations in simplified and complex domains,” Advances in Water Resources, vol. 137, pp. 1-16, 2020.