Üniform olmayan akımlarda su yüzeyi profillerinin deneysel ve sayısal araştırılması
Experimental and numerical investigation of water surface profiles in nonuniform flows
Yazar: OĞUZHAN ESATOĞLU
Danışman: PROF. DR. BİROL KAYA
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik–Hidroloji ve Su Kaynakları Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Açık kanallar = Open channels ; Fiziksel model deneyi = Physical model test ; Sayısal analiz = Numerical analysis ; Tedrici değişken akım = Gradually varied flow

Özet:
Tez kapsamında, üniform olmayan akımlarda su yüzeyi profilleri hem deneysel hem de sayısal olarak araştırılmıştır. Bu amaçla, Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Hidrolik Laboratuvarı' nda bulunan 9,2 m uzunluğa, 25 cm genişliğe ve 24 cm yüksekliğe sahip dikdörtgen kesitli prizmatik açık kanal deney düzeneği kullanılmıştır. Çeşitli su yüzeyi profili tiplerini oluşturabilmek için deney düzeneğinin eğimi değiştirilebilir hale getirilmiştir. Ayrıca, profillerin oluşumu amacıyla kanal membasında kapak mansabında ise eşik kullanılmıştır.
Farklı debi ve eğimlerde su yüzeyi profillerinin oluşturulmasının ardından, bu profillerin sayısal çözümleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal çözümler, MATLAB paket programıyla yapılmıştır. Sayısal çözüm kapsamında; Euler Yöntemi, Geliştirilmiş Euler Yöntemi, Modifiye Edilmiş Euler Yöntemi, Dördüncü Mertebeden Runge Kutta Yöntemi, Standart Adım Yöntemi, Doğrudan Adım Yöntemi ve Diferansiyel Kuadratur Yöntemi kullanılmıştır. Deneysel çalışmadan alınan başlangıç koşulu kullanılarak yapılan sayısal çözümler neticesinde elde edilen sonuçlar, deneysel verilerle karşılaştırılmış ve hangi yöntemin mevcut profil açısından daha gerçekçi ve hızlı sonuç verdiği tartışılmıştır.

Abstract:
Within the scope of the thesis, water surface profiles in nonuniform flows were investigated both experimentally and numerically. For this purpose, a rectangular cross-section prismatic open channel experimental setup with a length of 9.2 m, a width of 25 cm and a height of 24 cm, located in the Hydraulics Laboratory of the Department of Civil Engineering of Dokuz Eylul University was used. In order to create various water surface profile types, the slope of the experimental setup has been made changeable. In addition, for the formation of profiles, a threshold was used at the upstream of the channel and a gate at the downstream of the channel.
After the water surface profiles were created at different flow rates and slopes, numerical solutions of these profiles were carried out. Numerical solutions were made with the MATLAB package program. Within the scope of numerical solution; Euler Method, Improved Euler Method, Modified Euler Method, Fourth Order Runge Kutta Method, Standard Step Method, Direct Step Method and Differential Quadrature Method were used. The outcomes obtained as a result of numerical solutions made by using the initial condition obtained from the experimental study were compared with the experimental data and it was discussed which method gave more realistic and faster results in terms of the current profile.