ANALYSIS OF VENTURY PERFORMANCES BY USING NUMERICAL METHODS

Öz

There is a linear relationship between the quality of the water and the dissolved oxygen content. The life in motionless waters causes the amount of oxygen to decrease in time. Water can be cleaned from toxic gases and can be enriched oxygen content by using hydraulic structures. For this purpose, many studies have been done today. Venturi devices are used in many fields such as industry, agriculture, treatment plants and healthcare. In this study, aeration efficiency of venturi devices used in water aeration was investigated. For this purpose, the circular and elliptical geometries of the venturi devices are used. Different vent shafts are also designed on these venturi designs. For these designed venturi models, numerical analyzes were performed. In the study, a total of 240 numerical studies were performed with Ansys-Fluent software, which is a Computational Fluid Dynamics (HAD) software. The results showed that a different design was effective with the change of venturi diameter of the best air transfer achieved in the studies.

Anahtar Kelimeler

• Oxygen transfer
• Mass transfer
• Water aeration
• Numerical analysis
• CFD.
• Venturimeter

SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK VENTURİ PERFORMANSLARININ İNCELENMESİ

Öz

Suların kalitesi ile bünyesinde eriyik halde bulunan oksijen oranı arasında doğrusal bir ilişki vardır. Durgun suların içerisindeki canlı yaşamı, zamanla oksijen miktarının azalmasına sebep olur. Sular hidrolik yapılar yardımıyla havalandırılarak zehirli gazlardan temizlenebilir ve oksijen bakımından zenginleştirilebilir. Bu amaçla günümüzde birçok çalışma yapılmaktadır. Venturi aygıtları sanayi, ziraat, arıtma tesisleri ve sağlık alanları gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Bu çalışmada suların havalandırılmasında kullanılan venturi aygıtlarının havalandırma verimleri araştırılmıştır. Bunun için venturi aygıtının dairesel ve elips kesitli geometrileri kullanılmıştır. Bu venturi tasarımları üzerinde farklı havalandırma bacaları da dizayn edilmiştir. Tasarlanan bu venturi modelleri için sayısal ortamda analizler yapılmıştır. Çalışma kapsamında bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımı olan Ansys-Fluent yazılımı ile toplam 240 adet sayısal çalışma yapılmıştır. Çalışmalarda elde edilen en iyi hava transferinin venturi çapının değişmesiyle farklı bir tasarımın etkili olduğu sonuç ortaya çıkmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Venturimetre
• Oksijen transferi
• Kütle transferi
• Suların havalandırılması
• Sayısal analiz
• HAD.

Kaynakça

1. [1]. Baylar, A. (2002). Savak havalandırıcılarda tip seçimin oksijen transferinde etkisinin incelenmesi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ.
2. [2]. Chaudhry M. H. ve Yevjevich V. (1981). ‘‘Closed-conduit flow’’ Water resources publication, Michigan, USA.
3. [3]. Gürsoy G. (1999). Lüle, orifis ve venturi metrede basınç kaybının araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana,.
4. [4]. Özkan, F. (2005). Basınçlı su borularında hava iletimi ve oksijen transferinin incelenmesi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ.
5. [5]. Kaya, T. (2010). Farklı tip venturi savaklarda hava giriş oranlarının araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Elazığ.
6. [6]. Kırmacı, H. K. (2013). Venturi ile ozon enjeksiyonu incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Kahramanmaraş. [7]. Behr, M. (2001). Stabilized space-time finite element formulations for free-surface flows. Communications in Numerical Methods in Engineering, 17, 813-819.
7. [8]. Nguyen, V.T. ve Nestmann, F. (2004). Applications of cfd in hydraulics and river engineering. International Journal of Computional Fluid Dynamics. 18: 2, 165-174
8. [9]. Balbay, A. (2007). Toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin yollardaki kar ve buzu eritmek için kullanılmasının deneysel ve teorik olarak araştırılması. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ.

9. [10]. Dursun, Ö. F. (2009). Basamaklı dolusavakların akımın enerjisini sönümleme özelliğinin sayısal analizi. E-Journal of New World Sciences Academy, 4:2.
10. [11]. Athulya A. ve S, Miji Cherian R. (2016). Cfd modelling of multiphase flow through t junction. Procedia Technology, 24, 325-331.
11. [12]. Andrew A. ve Jie Cui, (2010). Comparison of turbulence models in simulating swirling pipe flows, Applied Mathematical Modelling.
12. [13]. Lukasz A. ve Januszz W., (2018). Validation of cfd model for simulation of multi-pipe earth-to-air heat exchangers (eahes) flow performance, Thermal Science And Engineering Progress.
13. [14]. Aydın, M. C., (2005). Alttan alışlı dolusavak havalandırıcıların cfd analizi, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Türkiye.
14. [15]. N. C. Markatos. (1985). The mathematical modelling of turbulent flows , thames polytechnic. Wellingt~..N Street, London SE18 6PF, UK.
15. [16]. Muhammed A. (2014). Numerical analysis of friction factor for a fully developed turbulent flow using keε turbulence model with enhanced wall treatment, Beni - suefuniversity Journal of basic and Applied sciences 269-277.
16. [17]. American Society of Mechanical Engineers, (1995). Measurement of Fluid Flow in Pipes Using Orifice, Nozzle and Venturi, ASME Standard MFC-3M-1989, Reaffirmed.
17. [18]. Roache, P.J., (1994). Perspective-a method for uniform reporting of grid refinement studies. Journal of Fluids Engineering-Transactions of the ASME, 116 (3) 405-413.
18. [19]. Richardson, L.F. and Gaunt, J.A., (1927). The deferred approach to the limit. Transactions of the Royal Society of London, 226 (Series A), 299-361.
19. [20]. Huang, J., Lai, Y.G. and Patel, V.C., (2001). Verification and validation of a 3-D numerical model for open-channel flows. Numerical Heat Transfer:Part B:Fundamentals, 40 (5), 431-449.
20. [21]. Cici İ. (2019). Sayısal yöntemler kullanılarak suların havalandırılmasında yeni venturi aygıt tasarımlarının araştırılması, Yüksek lisans tezi, İnönü Üniversitesi, Malatya,
21. [22]. Baylar A., Aydın M. C., Unsal M. ve Özkan F. (2009). Numerıcal modelıng of venturı flows for determınıng aır ınjectıon rates usıng fluent v6.2. Mathematical and Computational Applications, 14: 2, 97-108.