Dolu savak dinamik analizi: Pamukluk barajı örneği
The dynamic analysis of spillway: Case study of Pamukluk dam
Yazar: TUBA AYDIN KAYA
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE DİLEK TAYLAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: ANSYS = ANSYS ; Dinamik analiz = Dynamic analysis ; Dolusavak = Spillway ; Pamukluk barajı = Pamuklu dam

Özet:
Baraj dolu savaklarında, yüksek su hızları veya kanalın eğimi nedeniyle kanal üzerinde kavitasyon kaynaklı düzensizlikler ve deformasyonlar oluşabilir. Kavitasyon, sıvı akışkan içinde birtakım boşlukların oluşumu olarak ifade edilebilir. Su veya başka bir akışkan içerisindeki hız artışı, Bernoulli prensibine göre basıncın azalmasıyla sonuçlanır. Basıncın azalması, suyun kaynama noktasının ortam sıcaklığına kadar düşmesine neden olur. Bu durumda sıvı akışkan içerisinde aynı zamanda su buharı da bulunmuş olur. Su buharı oluşumu, dolu savak yapısının aşınmasına neden olur. Kavitasyon oluşumu, yapılarda hasara neden olacağından bu durumun engellenmesi için çeşitli önlemler alınması gerekliliği ortaya çıkar. 
Bu çalışmada Mersin'in Tarsus ilçesinde, Berdan Nehri'nin Pamukluk Çayı kolu üzerine inşa edilen Pamukluk Barajı dolu savak yapısı ele alınmıştır. Dolu savak, suyu güvenli bir şekilde barajın mansap kısmına iletir. Böylelikle meydana gelecek can ve mal kayıpları engellenmiş olur. Pamukluk Barajı'nın dolu savak kısmında bulunan 2 adet havalandırıcısının, kavitasyon etkisine karşılık performansı ANSYS-Fluent dinamik analiz yöntemleri kullanılarak irdelenmiştir. ANSYS-Fluent alt yapısında bulunan, VOF ve Mixture yöntemleri ile çok fazlı akış modeli oluşturulmuştur. Bu modeller 2 farklı türbülans modeli olan, realizable k-ϵtürbülans modeli ve k-ω SST türbülans modeli için çözülmüştür. Analizlerden edilen hız değerleri, 4 farklı durum için karşılaştırılmış olup, projeye ait 'Hidrolik Hesaplar' ile uyum göstermiştir. Dolu savak yapısının havalandırma bacalarının olduğu kısımlarda basınç negatif iken, diğer kısımlarda pozitif değerler almıştır. Havalandırma bacalarının kesit ortalarında işlevini az da olsa kaybettiği gözlenmiştir.

Abstract:
In dam spillways, cavitation-induced irregularities and deformations may occur on the channel due to high water velocities or the slope of the channel. Cavitation can be expressed as the formation of some cavities in the liquid fluid. An increase in velocity in water or another fluid results in a decrease in pressure according to Bernoulli's principle. The decrease in pressure causes the boiling point of water to drop to ambient temperature. In this case, water vapor is also found in the liquid fluid. The formation of water vapor causes erosion of the spillway structure. Since the formation of cavitation will cause damage to the structures, it is necessary to take various measures to prevent this situation.
In this study, the Pamukluk Dam spillway structure, which was built on the Pamukluk Stream branch of the Berdan River in the Tarsus district of Mersin, was discussed. The spillway transmits water safely to the downstream part of the dam. Thus, the loss of life and property will be prevented. The performance of the 2 aerators in the spillway section of Pamukluk Dam against the cavitation effect was investigated using ANSYS-Fluent dynamic analysis methods. A multiphase flow model was created with VOF and Mixture methods in ANSYS-Fluent infrastructure. These models are solved for 2 different turbulence models, the realizable k-ϵ turbulence model and the k-ω SST turbulence model. The velocity values obtained from the analyzes were compared for 4 different situations and were compatible with the 'Hydraulic Calculations' of the project. While the pressure was negative in the sections where the ventilation shafts of the spillway structure were negative, it took positive values in the other sections. It was observed that the ventilation chimneys lost their function in the middle of the section, albeit a little.