Dairesel başlıklı savak akımının sayısal analizi
Öz
Dairesel başlıklı savaklar akım ölçümleri için yaygın olarak kullanılan su yapılarıdır. Dikdörtgen kesitli savak profillerine göre genellikle daha yüksek debi katsayılarına sahip oldukları bilinen bu tür savaklar, akım yapısını daha az rahatsız etme özelliğine sahip oldukları için dikdörtgen başlıklı savaklara kıyasla daha avantajlıdır. Bu çalışmada, dairesel savakların etrafındaki akımın hız alanı, basınç dağılımı, akım çizgileri ve hız vektörleri sonlu hacim yöntemine dayalı ANSYS Fluent programı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Savak yapısından etkilenen akımı idare eden temel denklemler Renormalizasyon Grup k- (RNG) modeli ile çözülmüştür. Akımın su yüzünün hesabında Akışkan Hacimleri Yöntemi (Volume of Fluid-VOF) kullanılmıştır. RNG modelinden elde edilen sayısal sonuçlar, literatürden elde edilen deneysel ölçümler ile doğrulanmıştır. Bununla birlikte deneysel sonuçlara ek olarak farklı akım koşulları için sayısal modellemeler gerçekleştirilmiş ve sayısal debi katsayıları (Cd ) elde edilmiştir. Deneysel ve sayısal hız dağılımları ile debi katsayılarının karşılaştırılmasından, RNG modelinin dairesel savak etrafındaki akım alanını tahmin etmede başarılı olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca debinin artırılmasının dairesel savaklar için debi katsayısında artışa neden olduğu belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler
Dairesel başlıklı savaklar, Debi Katsayısı, Hız Profilleri, Sayısal Modelleme
Kaynakça
- Aköz, M. S., Şimşek, O. and Soydan, N. G. (2019). Numerical modeling of ınteraction of turbulent flow with a buried circular cylinder on a plane surface. Teknik Dergi, 30(6), 9621-9645. https://doi.org/10.18400/tekderg.432310
- Aköz, M. S., Gümüş, V. and Kırkgöz, M. S. (2014). Numerical simulation of flow over a semicylinder weir. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 140(6), 6, 04014016. https://doi.org/10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000717
- Ansys, (2012). Fluent Theory Guide. USA: ANSYS Inc.
- Bagheri, S. and Kabiri-Samani, A. (2020). Overflow characteristics of streamlined weirs based on model experimentation. Flow Measurement and Instrumentation, 73(1), 101720. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2020.101720.
- Bos, M. G. (1976). Discharge measurement structures. Ilri, 161.
- Chanson, H. and Montes, J. S. (1998). Overflow characteristics of circular weirs: Effects of inflow conditions. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 124(3), 152-162. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1998)124:3(152).
- Dönmez, S. ve Lekesiz, R. (2011). Silindir savaklar için savak katsayısı. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8(1), 85-90.
- Gümüş, V. ve Şimşek, O. (2015). Eğimli açık kanal akımının farklı türbülans modelleri ile sayısal modellemesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 30(2), 41-54.
- Heidarpour, M. and Chamani, M. R. (2006). Velocity distribution over cylindrical weirs. Journal of Hydraulic Research, 44(5), 708-711. https://doi.org/10.1080/00221686.2006.9521719.
- Hirt, C. W. and Nichols, B. D. (1981). Volume of fluid (vof) method for the dynamics of free boundaries. Journal of Computational Physics, 39(1), 201-225.