Yağmurlama sulama sistemlerinde kullanılan redüksiyonlarda basınç kayıplarının incelenmesi: Deneysel, sayısal ve CFD yaklaşımlarıyla

Objective: This study aims to investigate the local pressure losses for conical reducers used in sprinkler irrigation systems using experimental, analytical, and Computational Fluid Dynamics (CFD) methods. Material and Methods: Eight different reducers with nominal outer diameters of 90-75, 110-90, and 110-75 mm were considered. In the experiments, the pressure losses in the reducers were measured at different water flow rates. The CFD analysis was carried out using the Realizable k-ε, SST k-, and RSM turbulence models. The pressure loss coefficients were determined by measurements, analytically, and CFD analysis and were compared with each other. Results: Taking the experimental data into account, the local loss coefficients for the R19075, R29075, R411090, and R511090, reducers were determined to be values between 0.5 and 1.0. The R611075, and R711075, R811075 reducers local loss coefficients between 0.8 and 1.5 were determined. The local loss coefficients determined using the SST k- turbulence model considered in the CFD analysis were in better agreement with the experimental results. Conclusion: It can be said that the pressure losses in the newly designed reducers could be determined by the CFD analysis at the design stage, and it would be useful to use these values in the system design.

Amaç: Çalışmada, yağmurlama sulama sistemlerinde kullanılan redüksiyonlar için yerel basınç kayıplarının deneysel, analitik ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) yöntemleri ile incelenmesi amaçlanmıştır. Materyal ve Yöntem: Çalışmada, nominal dış çapları 90-75, 110-90 ve 110-75 mm olan sekiz farklı redüksiyon dikkate alınmıştır. Denemelerde, redüksiyonlardaki basınç kayıpları farklı su geçiş debilerinde ölçülmüştür. Redüksiyonlardaki basınç kayıpları, teorik eşitliklerle ve Reliazable k-ε, SST k- ve RSM türbülans modelleri dikkate alınarak CFD analiz yöntemiyle incelenmiştir. Araştırma Bulguları: Deneysel veriler dikkate alındığında yerel kayıp katsayıları, R19075, R29075, R411090, R511090 redüksiyonları için 0.5 ile 1.0 arasında ve R611075, R711075, R811075 redüksiyonları için ise 0.8 ile 1.5 arasında belirlenmiştir. Sayısal analiz yönteminde SST k- türbülans modeli kullanılarak belirlenen yerel kayıp katsayıları, deneysel sonuçlar ile en iyi uyumu göstermiştir. Sonuç: Yeni tasarlanan redüksiyonlardaki basınç kayıplarının tasarım aşamasında sayısal analiz yöntemi ile belirlenebileceği ve sistem tasarımında kullanılmasının uygun olacağı söylenebilir.