Yağmur suyu drenaj sisteminin deneysel ve sayısal yöntemler ile incelenmesi
Investigation of stormwater drainage systems with experimental and numerical methods
Yazar: CEM YILMAZER
Danışman: DOÇ. DR. AHMET OZAN ÇELİK
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada mevcut bir yağmur suyu drenaj hattına ait bir menhol ve ona entegre olan dört adet yağmur suyu borusunda akım davranışı ve mevcut sorunlar deneysel ve sayısal yöntemler aracılığıyla incelenmiştir. Mevcut yapı taşmaya sebep olan sorunlu bir yapı olduğu için tercih edilmiştir. Yapının önce 1:10 ölçekli fiziksel modeli oluşturarak deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel veriler kullanılarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) metodu ile oluşturulan sayısal modelin sağlaması yapılmış ve modelin geçerliliği ispatlanmıştır. Sağlaması yapılan sayısal model ile mevcut yapıdaki sorunlar beklenildiğinden farklı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ampirik denklemlerle yapılan tasarımların uygunluğu incelenmiş ve dört adet yeni geometrik tasarım oluşturarak bunların mevcut yapıdaki sorunu çözmedeki işlevselliği tartışılmıştır. 
   Deneysel modelden elde edilen veriler ile sayısal modelden elde edilen veriler su seviyeleri, çıkış debisi ve noktasal basınç verisi olarak karşılaştırılmıştır. Böylece yağmur suyu drenaj hattı sistemlerinin incelenmesinde HAD metodunun geçerliliği farklı ölçütler aracılığıyla kanıtlanmıştır. İkincil olarak ANSYS CFX yazılımının kullanıldığı sayısal modellemedeki sonuçlar ile yönetmeliklerdeki Manning denklemi ile hesaplanan kapasite ve kullanım koşulları karşılaştırılmıştır. Bazı özel tasarımlar için yönetmeliklerin ve dolayısıyla Manning denkleminin yetersiz kaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Bu birleşim için oluşturulan özel dört adet yeni geometrinin bu metot ile performansları incelenerek mevcut sorun için çözüm sunulmuştur. Ayrıca oluşturulan sayısal model için farklı hesaplama ağı yapılarının ve farklı türbülans modellerinin uygunluğu da tartışılmıştır.

Abstract:
In this thesis, a present stormwater system was investigated with experimental and numerical modeling. The stormwater system consists of a manhole and four pipes. The selected structure is useless because it is overflowing. A 1:10 scaled physical model of the structure was set up for experimental modeling. Later, the same scaled model was modeled with Computational Fluid Dynamics (CFD) for good validation. CFD method defined problems in the structure and so empirical methods and CFD were compared for applications in stormwater design. Four new structure were designed and tested with CFD for applicability in this problem. 
   Firstly, the problem and the characteristics of flow were investigated with the experimental model. And then numerical model was set up that using ANSYS CFX software. CFD results and experimental results were compared well done. Parameters were water levels, outlet discharge and pressure at a fixed point. It proved that a validated CFD model is a good tool to design and test stormwater systems. CFD analysis and regulations based on the Manning equation were compared for stormwater design and performance. It concludes that regulations and Manning Equation are not sufficient for some specific applications. This work also shows that CFD is a valid tool to investigate special geometries for specific problems. New four modifications were tested successfully for the problem. Different mesh structures and turbulence models were also investigated for such stormwater structures.