Şütlerdeki Enerji Kırıcı Blokların Akımın Hidrolik Karakteristikleri Üzerine Etkisinin Sayısal Analizi

Yıl 2018, Cilt: 3 Sayı: 1, 9 - 15, 20.08.2018

Mehmet Cihan Aydın , Erdinç İkincioğulları , Muhammet Emin Emiroğlu

Öz

Hidrolik mühendisliğinde belirli bir
yükseklikten düşürülen veya bir boşaltım kanalı ile düşürülen suların
enerjilerinin sönümlenmesi önemli bir yer tutmaktadır. Enerjinin sönümlenmesi
hidrolik yapının emniyeti açısından hayati önem taşımaktadır. Şütlerdeki
enerjinin sönümlenmesi için; basamaklı dolusavaklar, enerji kırıcı bloklara
sahip boşaltım kanalları, şüt kanalı uç kısmına yerleştirilen sıçratma uçlu
yapılar veya enerji kırıcı havuza sahip boşaltım kanalları gibi farklı hidrolik
yapılar yaygın olarak kullanılmaktadır. Enerji kırıcı bloklara sahip boşaltım
kanalları, kırsal ve meskûn bölgede yağmur sularının deşarjında, sulama
projelerinde, yükleme havuzunda fazla suların kuru derelere verilmesinde sık
kullanılan bir yapıdır. Bu yapıların kullanım amacı, mansapta oluşacak oyulmayı
engellemek ve yapının emniyetini sağlamaktır. Bu çalışmada, aynı hidrolik
koşullarda, hem klasik boşaltım kanalları ve hem de enerji kırıcı bloklara
sahip boşaltım kanalları için sayısal analizler yürütülmüştür. Literatürde
enerji kırıcı bloklara sahip boşaltım kanalları ile ilgili deneysel
çalışmaların USBR tarafından yapıldığı görülmektedir. Bu konu ile ilgili, bu
çalışma kapsamında, sayısal analiz yapılarak literatüre katkı konulması beklenmektedir.
Bu amaçla, memba ve mansap noktalarındaki akım hızları, su derinlikleri ve
enerji yükseklikleri, sayısal simülasyonlardan elde edilmiştir. Sayısal
simülasyonlar RNG (Renormalized Group) türbülans model ile üç boyutlu olarak
Flow3D yazılımı kullanılarak yürütülmüştür. Çözümler, yaklaşık olarak 5 saniye
sonunda yakınsamasına rağmen tam kararlı akım hali elde etmek için 20 saniye
boyunca devam ettirilmiştir. Sayısal sonuçların meş hassasiyetini azaltmak için
yaklaşık 1,250,000 yapısal hücre kullanılarak meşleme yapılmıştır. Elde edilen
sayısal sonuçlara göre, dolusavak şüt kanalları üzerine yerleştirilen enerji
kırıcıların, akımın enerjisini yaklaşık olarak %70 oranında sönümlediği
görülmüştür. 

Anahtar Kelimeler

Boşaltım kanalı, Dolusavak, Enerji kırıcı bloklar, Flow 3D, HAD

Kaynakça

• Kaya, N., and Emiroglu, M. E. (2010, October). Study of oxygen transfer efficiency at baffled chutes. In Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Management (Vol. 163, No. 9, pp. 447-456). Thomas Telford Ltd.
• Peterka AJ (1984) Hydraulic Design of Stilling Basins and Energy Dissipators. United States Department of the Interior Bureau of Reclamation, USA. A Water Resources Technical Publication, Engineering Monograph, No. 25, Denver, Colorado.
• USAEDNP (US Army Engineer Division, North Pacific) (1983) Libby Dam, Kootenai River, Montana. US Army Engineer Division, North Pacific, Bonneville Hydraulic Laboratory, Bonneville, OR, USA, TR No: 125-1.
• /flow3d/v11.2/help/theory.html#overview