ILISU BARAJI DOLUSAVAK HAVALANDIRICISI PERFORMANS ANALİZİ

Öz

   Yüksek akım hızlarına maruz dolusavak şut kanalları kavitasyon hasarından korumanın en etkili yöntemi havalandırıcı kullanmaktadır. Bu çalışmada, Ilısu Barajı dolusavak havalandırıcılarının 1982 ilk tasarımı ile 2010 revize tasarımının performansları Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak incelenmiştir. İlk olarak 1982 ilk tasarımının üç boyutlu HAD analizleri yapılmış ve havalandırıcı performansının yetersiz olduğu tespit edilmiştir. İkinci olarak, 2010 revize tasarımının sayısal modellemesi yapılarak havalandırıcı performansı çalışılmıştır. Daha önce 2010 revize tasarımı için kapsamlı olmayan bir sayısal çalışma yapılmış fakat farklı akım koşulları için detaylar ilk kez bu çalışmada verilmiştir.  Her iki tasarımın detaylı HAD sonuçları verilmiş ve karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. HAD analizlerinden elde edilen sonuçlar 2010 revize tasarımın havalandırma performansının çok daha iyi olduğunu göstermiş ve bu tasarımın dolusavak şut kanallarını kavitasyon hasarından yeterince koruyabileceği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Ilısu barajı,dolusavak,kavitasyon,havalandırıcı,HAD

PERFORMANCE ANALYSIS OF ILISU DAM SPILLWAY AERATOR

Öz

   In order to prevent cavitational damage on the spillway chutes exposed to high flow velocity, the most effective method is to use aerator devices.  In this study, the first design of the Ilisu Dam spillway aerator in 1982 and the performance of the 2010 revision design were investigated using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. First, three-dimensional CFD analysis of the initial 1982 design was conducted and it was determined that the performance of the aerator was inadequate. Secondly, numerical modeling of the 2010 revised design was performed and the aerator performance was studied. Before an incomprehensive study were performed for the revised design of 2010, but the detailed numerical analysis for different flow conditions is presented in this study. The CFD results of both designs are given and evaluated comparatively. The results from the CFD analyzes showed that the aeration performance of the 2010 revised design was much better than the previous one to adequately protect the spillway chute channels from cavitation damage.

Anahtar Kelimeler

• Ilısu dam,spillway,cavitation,aerator,CFD

Kaynakça

1. [1] CHANSON, H., “Study of Air Entrainment and Aeration Devices”, Journal of Hydraulic Research, 27(3), 301-319, 1989.
2. [2] CHANSON, H., “Study of Air Demand on Spillway Aerator”, Journal of Fluid Engineering, 112(3), 343-350, 1990.
3. [3] CHANSON, H., “Aeration and Deaeration at Bottom Aeration Devices on Spillways”, Canadian Journal of Civil Engineering, 21(3), 404-409, 1994.
4. [4] PINTO, N.L. De S., Cavitation and Aeration, Advanced Dam Engineering for Design, Construction, and Rehabilitation. Edited by R.B. Jansen, Kluver Academic Publishers, 620-634, 1988.
5. [5] VOLKART, P., ve CHERVET, A., Air Slots for Flow aeration, Mitteilung, 66, D. Vischer, ed., Laboratory of Hydraulics, Hydrology and Glaciology (VAW), ETH, Zurich, 1983.
6. [6] KELLS, J.A., ve SMITH, C.D., “Reduction of Cavitation on Spillways by Induced Air Entrainment”, Canadian Journal of Civil Engineering, 18(3), 358-377, 1991.
7. [7] KOBUS, H. ve KOSCHITZKY, H. P., Local Surface Aeration at Hydraulic Structures, Air Entrainment in Free Surface Flows, Edited by I. R. Wood, A. A. Balkema Publications, Rotterdam, 29-54, 1991.
8. [8] RUTSCHMANN, P., “Calculation and Optimum Shape of Spillway Chute Aerators”, Proceedings of The International Symposium on Model-Prototype Correlation of Hydraulic Structures, American Society of Civil Engineers /International Association For Hydraulic Research, Colorado Sprigs, Co, August 9-11, 118-128, 1988.

9. [9] RUTSCHMANN, P., VOLKART, P., “Spillway Chute Aeration”, Water Power and Dam Construction, 40(1), 10-15, 1988.
10. [10] RUTSCHMANN, P., HAGER, W.H., “Air Entrainment by Spillway Aerators”, J. Hydraul. Eng., 116(6), 765–782, 1990.
11. [11] KÖKPINAR, M.A., ve GÖĞÜŞ, M., “High-speed jet flows over spillway aerators.” Can. J. Civ. Eng., 29(6), 885–898, 2002.
12. [12] PFISTER, M., HAGER, W.H., “Chute Aerators. I: Air Transport Characteristics”, J. Hydraul. Eng. 136, 352-359, 2010.
13. [13] PFISTER, M., HAGER, W.H., “Chute Aerators. II: Hydraulic Design”, J. Hydraul. Eng. 136, 360-367, 2010.
14. [14] PFISTER, M., LUCAS, J., HAGER, W.H., “Chute Aerators: Preaerated Approach Flow”, J. Hydraulic Eng. 137, 1452-1461, 2011.
15. [15] QIAN, S., WU, J., MA, F., XU, J., PENG, Y., WANG, Z., “Cavity filling water control below aerator devices”, Journal of Hydradynamics. 26(3), 424-430, 2014.
16. [16] AYDIN, M.C., Alttan Alışlı Dolusavak Havalandırıcıların CFD Analizi, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 2005.
17. [17] ÖZTÜRK, M., AYDIN, M.C., AYDIN, S., “Damage Limitation- A New Spillway Aerator”, Int Water Power Dam Constr., 60(5), 36–40, 2008.
18. [18] AYDIN, M.C. “Aeration Efficiency of Bottom-inlet Aerators for Spillways”, ISH Journal of Hydraulic Engineering, 24, 330-336, 2018.
19. [19] TENG, P., YANG, J., “CFD Modeling of Two-phase Flow of A Spillway Chute Aerator of Large Width”, Journal of Applied Water Engineering and Research, 4(2), 163-177, 2016.
20. [20] KUMCU, S.Y., “Investigation of Flow Over Spillway Modeling and Comparison between Experimental Data and CFD Analysis”, KSCE Journal of Civil Engineering, 21(3), 994-1003, 2017.
21. [21] DSİ, Ilısu Barajı ve HES İnşaatı Rehber Projeleri, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Ankara, 2010.
22. [22] AYDIN, M.C., IŞIK, E., “Using CFD in Hydraulic Structures”, International Journal of Scientific and Technological Research, 1(5): 7-13, 2015.
23. [23] ANSYS-FLUENT, Fluent Theory Guide, ANSYS Help System, ANSYS Inc., 2012.
24. [24] RUSSELL, S.O., SHEENAN, G.J., “Effect of Entrained Air on Cavitation Damage”, Canadian Journal of Civil engineering, 1(1), 97-107, 1974.
25. [25] AYDIN, M.C., Baraj Dolusavaklarında Havalandırma. Türkiye Alim Kitapları, Elazığ, 2016.
26. [26] AYDIN, M.C., KAPLAN C., “Ilısu Barajı ve HES Projesi Dolusavak Havalandırıcısının Performans Değerlendirmesi”, 4. Su Yapıları Sempozyumu, Bildiriler Kitabı, s:381-389, 19-21 Kasım, Antalya, 2015.
27. [27] KAPLAN, C. Ilısu Barajı Dolusavak Havalandırıcısının Performans Değerlendirmesi. Yüksek Lisans Tezi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitlis.