Yumurta Kesitli Atıksu Borularının Akış Performansının Star CCM+ Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Programı ile Doğrulanması
Öz
Yumurta kesitli boru hatlarının hidrolik değerlendirmelerinin dairesel kesitlere göre daha az olması sebebiyle akış performansları literatürde çok fazla bulunmamaktadır. Bu çalışmada “Experimental and Numerical Analysis of Egg-Shaped Sewer Pipes Flow Performance” adlı makaledeki deneysel ve HAD (Hesaplamalı akışkanlar dinamiği) (Ansys CFX) sonuçlarının akış performansları farklı bir yazılım ile karşılaştırılmıştır. Star CCM+, türbülanslı akış problemlerinin çözümünde kullanılan multidisipliner bir yazılım olup, doğruluğunun ortaya konması ve atıksu hidrolik analizlerinde kullanılmasının yaygınlaşması hedeflenmiştir. Deney seti, H:385 mm, R:110 mm boyutlarındaki boru hattı yumurta kesitli geometri olup, 11 m uzunluğunda %0,2 eğimlidir. SolidWorks ile deney düzeneği oluşturularak, Star CCM+ yazılımına aktarılmıştır. Yazılımda sınır koşulları, iki fazlı (su + hava) akış ve fizik şartları deneysel verilerinden yararlanılarak simüle edilmiştir. Farklı su yüksekliklerinde, h/H = 0,2, 0,3, 0,4 ve 0,5 olmak üzere işletme çalışması yapılmıştır. Belirlenen akış performans değerleri olan; deşarjlar, hız değerleri, reynolds sayıları, kayma gerilmeleri ve boru hattı orta kesit hız dağılımları deneysel ve Ansys CFX yazılımı ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçlarına göre Star CCM+ yazılımında; h/H=0,20’de maksimum hızda %8,80, ortalama hız ile deşarjda %3,10 ve kayma gerilmesinde -%2,60’lık fark görülmüştür. h/H=0,30’da maksimum hızda -%3,40, ortalama hız ile deşarjda %7,40 ve kayma gerilmesinde %1,50’lik fark oluşmuştur. h/H=0,40’da maksimum hızda %5,00 fark, ortalama hız ile deşarjda %2,60 ve kayma gerilmesinde %2,50’lik fark meydana gelmiştir. h/H=0,50’de ise maksimum hızda %17,00 fark, ortalama hız ile deşarjda %2,60 fark ve kayma gerilmesinde %0,20’lik fark oluşmuştur. Bu değerlendirmelere göre, deneysel akış performans değerleri ile Star CCM+ sonuçları benzerlik göstermiştir. Böylece Star CCM+ programının akışkanların akış performans değerlendirmelerinde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- [1] Regueiro-Picallo, M., Naves, J., Anta, J., Puertas, J. and Suárez, J., “Experimental and Numerical Analysis of Egg-Shaped Sewer Pipes Flow Performance”, Water, 8:1-9, (2016).
- [2] Li, Z., Liu, S., Zhang, Q., Zhang, Z., “Analytical buckling scheme of a functionally graded porous liner reinforced by nanocomposites encased in an egg-shaped pipe”, Engineering Structures, 310: 1-11, (2024).
- [3] Boot J.C., Naqvi M.M., Gumbel J.E., “A new method for the structural design of flexible liners for gravity pipes of egg-shaped cross section: theoretical considerations and formulation of the problem” Thin Walled Structures, 85:411-418, (2014).
- [4] Bonakdari, H., Larrarte, F., “Experimental and numerical investigation on self-cleansing and shear stress in sewers”, Sewer Operation and Maintenance conference, Wien, Austria, (2006).
- [5] Ashley R. M., Bertrand-Krajewski J. L., Hvitved-Jacobsen T. and Verbanck M., “Solid in sewers”, IWA Publishing, London, (2004).
- [6] Alfadhli, I., Yang, S. and Sivakumar, M., (2013). “Velocity distribution in non-uniform/unsteady flows and the validity of log law”, SGEM 2013: 13th International Multidisciplinary Scientific Geoconference, Bulgaria, 425-432, (2013).
- [7] Girolami, L., Sherwood, J. D. and Charru, F., “Dynamics of a slowly-varying sand bed in a circular pipe”, International Journal of Multiphase Flow, 81:113- 129, (2016).
- [8] Turian, R.M. , Hsu, F.L. , Ma, T.W., “Estimation of the critical velocity in pipeline flow of slurries”, Powder Technology, 51: 35–47, (1987).
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
İnşaat Mühendisliğinde Sayısal Modelleme
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Esin Acar
*
0000-0002-3926-2804
Türkiye
Erken Görünüm Tarihi
28 Eylül 2025
Yayımlanma Tarihi
21 Nisan 2026
Gönderilme Tarihi
4 Mart 2025
Kabul Tarihi
28 Temmuz 2025
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2026 Cilt: 29 Sayı: 4