Su alma yapılarındaki vorteks oluşumunun sayısal olarak incelenmesi ve anti vorteks yapıların değerlendirilmesi
Investigation of vortex formation in water intake structures as a numerical model and evaluation of anti vortex structures
Yazar: OSMAN BEDREDDİN EVRANOS
Danışman: DOÇ. DR. NİHAT KAYA
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Su alma yapılarında vorteks oluşumu yapıda ciddi sorunlara neden olabilir. Vorteksler, su alma yapısının servis ömrünün azalmasına, membadan su alınmasını engellemesi gibi birçok hidrolik probleme neden olmaktadır. Bu nedenle, vorteks oluşumunu engelleyen yapıların tasarımı ve kullanımı gerekmektedir. Bu çalışmada bir barajın karşıdan alışlı su alma yapısının sayısal modellemesi yapılarak vorteks oluşumu incelenmiştir. Oluşturulan sayısal modellerin analizi, hidrolik yapılar alanında veya akışkanlar mekaniği problemlerinde kullanılan HAD (Hesaplanmış Akışkanlar Mekaniği) metodu ile incelenmiştir. Su alma yapısında 3 ünite bulunmakta olup giriş kısımları dikdörtgen şekildedir ve 3 ünitenin giriş ağızlarının geometrik alanları eşittir. Yan perde duvarlar arası mesafe sabit tutulmuş olup, sayısal modelin analizi süresi boyunca su debisi de sabittir. Vorteks oluşumunun incelendiği sayısal modelde su seviyesi zamana bağlı olarak değiştirilmiştir. Su alma yapısının girişindeki basınç, su seviyesinin yüksekliğine bağlı olarak değiştirilmiştir. Sayısal modelleme yapılırken en uygun ağ örgüsü modelleri üzerinde çalışılmıştır. Model ölçeği olarak Froude model benzeşimi kullanılmıştır. Oluşturulan sayısal modellerin analizleri incelendiğinde, yapıya ciddi zarar verecek ölçüde hava girişleri meydana gelmiş ve güçlü vortekslerin oluştuğu görülmüştür. Bu hidrolik problemin çözümü için yeni su alma yapısı modelleri oluşturulmuştur ve bu vorteks oluşumunu engelleyen modellerde hava girişi ve vorteks oluşumları tolere edilecek seviyede meydana gelmiştir.

Anahtar Kelimeler: Su alma yapısı, Vorteks oluşumu, Hava girişi, Vorteks engelleyen yapı, . Flow-3D

Abstract:
Vortex formation in water intake structures can cause serious problems in the structure. Vortexes cause a number of hydraulic problems, such as the reduced service life of the intake structure and the prevention of uptake of water from the upstream. Therefore, the design and use of structures that prevent vortex formation are required. In this study, the vortex formation was investigated by numerical modeling of the opposite water intake structure of a dam. The analysis of the numerical models was investigated by the CFD (Computational Fluid Mechanics) method used in the field of hydraulic structures or fluid mechanics problems. There are 3 units in the water intake structure and the entrance parts are rectangular and the geometric areas of the entrance ports of the 3 units are equal. The distance between the side curtain walls is kept constant and the water flow rate is constant during the analysis of the numerical model. In the numerical model in which vortex formation was examined, the water level was changed over time. The pressure at the inlet of the dewatering structure was varied depending on the height of the water level. The most appropriate network models have been studied during numerical modeling. Froude model analogy was used as the model scale. When the analyzes of the numerical models were examined, it was observed that air vents occurred to the extent that serious damage to the structure and strong vortexes were formed. In order to solve this hydraulic problem, new water intake structure models have been created and air intake and vortex formation have been realized to the tolerable level in the models that prevent this vortex formation.

Keywords: Water intake structure, Vortex formation, Air inlet, Anti-vortex structure, . Flow-3D