Baraj yıkılması akımının deneysel ve interpolasyonlu parçacık hidrodinamiği (SPH) yöntemi ile incelenmesi
The investigation of dam-break flow using with experimental and smoothing particle hydrodynamics (SPH) methods
Yazar: EVREN TURHAN
Danışman: DOÇ. DR. HATİCE ÇAĞATAY
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yapılan çalışmada baraj yıkılması akım problemi farklı yoğunluklu akışkanların davranışlarını ele alabilmek amacı ile deneysel ve nümerik yöntemlerle incelenmiştir. Yatay bir düzlem üzerinde dikdörtgen yapıdaki bir kanalda mansabın kuru olduğu durum ile birlikte iki ayrı durgun haldeki akışkanları birbirinden ayıran düşey bir kapak mekanizmasının aniden kaldırılması ile oluşan şok dalgasının mansapta oluşturduğu etkiler irdelenmiştir. Deneyler sonucu elde edilen görüntüler görüntü işleme teknikleri kullanılarak sayısallaştırılmıştır. Farklı yoğunluklu akışkan olarak su, yağ ve tuzlu su tercih edilmiştir. Modellemelerde ağ yapısına dayanan   Flow-3D ve parçacık esaslı İnterpolasyonlu Parçacık Hidrodinamiği (SPH) yöntemi uygulanmıştır. Akışkanların mansapta yayılımı sırasında belirli anlardaki görüntüleri ve kanal boyunca noktasal akışkan serbest yüzey derinlik değişimleri incelenen fiziksel özelliklerdir. Ayrıca Kocaman (2007)'nin çalışmasında elde ettiği deney ve nümerik model sonuçları SPH yönteminde incelenerek, bu yöntemin akışkan davranışlarını ölçmedeki hassasiyeti test edilmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda tüm yöntemler için elde edilen sonuçların birbirleriyle oldukça uyumlu olduğu gözlemlenmekte, özellikle baraj yıkılması başlangıç safhalarında parçacık tabanlı Lagrange yöntemi olan SPH'ın değişken açık kanal akım problemlerini çözme konusunda gelişen yazılım ve bilgisayar teknolojileri desteği ile iyi bir alternatif olabileceği öngörülmektedir.

Abstract:
In this study, dam-break flow problem was investigated with experimental and numerical methods in order to observe behaviors of different density fluids. The effects of shock waves which were generated by abrupt lifting of a vertical gate mechanicsm in a horizontal and rectangular tank have been researched. This mechanism separates two different stagnant fluids or sections (for dry downstream), so dam-break flow conditions emerge. The images obtained from experimental were digitized using image processing techniques. Water, oil and salty water were preferred as different density fluids. Flow-3D based on mesh blocks and particle-based Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method were applied for numerical methods. The snapshots at certain moments during propagation and free-surface point level changes of fluids along the channel were examined as the physical properties. In addition, the results of experiments and numerical models obtained by Kocaman (2007) were tried to be examined in SPH method  to test the sensitivity of this method in solving fluid behaviors. As a result of this study, it has been observed that the results obtained for all the methods are very compatible with each other. Especially, it is predicted that SPH method could be a good alternative with the software and computer technology support for solving changing varity open channel flow problems of particle-based Lagrange approach.