Açık kanal akımlarında hız dağılımının farklı alet ve yöntemler ile incelenmesi
Investigation of velocity distribution in open channel flows with different tools and methods
Yazar: EMRE GÜNAYDIN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ARDIÇLIOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Açık kanal akımlarında enkesit boyunca hız dağılımının bilinmesi kanalların boyutlandırılması ve akımın özelliklerinin belirlenmesi bakımından önemlidir. Bu nedenle cilalı ve pürüzlü dikdörtgen kesitli açık kanal akımlarında enkesit üzerinde derinlik boyunca hız ölçümleri yapılarak literatürde kullanılan hız dağılımları incelenmiştir.Cilalı akım koşullarında deneyler kesit oranının 4.6? B/H ?15.4 ve Reynolds sayısının 4.65x104? Re ?1.42x105 aralığında gerçekleştirilmiştir. Duvar kanunundaki sabitler ?=0.4 ve B=5.5 alındığında iç bölgedeki hız dağılımını temsil ettiği ve bu bölgenin geçerli olduğu aralığın artan Reynolds sayılarında genişlediği belirlenmiştir. Cilalı akım durumunda ölçümlerin yapıldığı enkesite ait entropi parametresi M=5.75 olarakPürüzlü akım koşullarında deneyler kesit oranının 4.5? B/H ?10.9 ve Reynolds sayısının 4.35x104? Re ?1.41x105 aralığında gerçekleştirilmiştir. Pürüzlü akımlar için verilen logaritmik dağılımların deneysel ölçümler ile uyumlu olduğu belirlenerek rölatif pürüzlülük yükseklikleri (ks) her bir akım için hesaplanmıştır. Tüm deneylere ait boyutsuz pürüzlülük yüksekliği (ks/k) ve Froude sayısı (Fr) arasında logaritmik bir ilişki belirlenmiştir. (ks/k) ile Darcy - Weisbach pürüzlülük katsayısı (f) arasında polinomial bir ilişki belirlenmiş olup bu ifade pürüzlülük katsayısının belirlenmesinde oldukça kullanışlıdır. Pürüzlü akım durumunda hesaplanan M=4.2 entropy parametresi hız dağılımında kullanıldığında katı sınır yakınlarında ölçüm değerlerinden sapmaktadır.Anahtar Kelimeler: Açık Kanal Akımları, Hız Dağılımı, Entropy Yöntemi, Kayma Gerilmesi

Abstract:
Determination of velocity distribution in open channel flows is a highly important feature of designing the channel cross section and determining the flow properties. In this study, experiments have been carried out in a rectangular open channel under smooth and rough channel bed conditions to investigate velocity distributions presented in the relevant literature.The experiments have been performed over the ranges for the aspect ratios of: 4.6? B/H ?15.4 and Reynolds numbers of: 4.65x104? Re ?1.42x105 under smooth conditions. When the coefficients of ?=0.4 and B=5.5 are used, Law of the Wall distribution is found to be meaningful in the inner region. For smooth channel bed conditions the entropy parameter is calculated as M=5.75 for channel cross section. Entropy velocity distribution is found to be useful for smooth channel flows.For rough conditions experiments have been performed over the ranges for the aspect ratios of: 4.5? B/H ?10.9 and Reynolds numbers of: 4.35 x104? Re ?1.41x105. Experiments are compatible with logarithmic distributions given for rough open channel flows. The relative roughness height (ks) is calculated for each experiment. A logarithmic relationship is determined between Froude number (Fr) and dimensionless roughness height (ks/k) related to all experiments. A polynomial relationship is determined between (ks/k) and Darcy ? Weisbach?s roughness coefficient (f). This expression is quite useful to acquire the roughness coefficient. When the calculated entropy parameter M=4.2 is used for rough channels, velocity distribution for rough surfaces diverges from experimental data.Keywords: Open Channel Flows, Velocity Distribution, Entropy Concept, Shear Stres.