Pürüzlü açık kanal akımlarında hız dağılımının incelenmesi
Investigation of velocity distribution in rough bed open channel flows
Yazar: ÖZGÜR ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ.DR. MEHMET ARDIÇLIOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
iiiPÜRÜZLÜ AÇIK KANAL AKIMLARINDA HIZ DAĞILIMININNCELENMESÖzgür ÖZTÜRKErciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri EnstitüsüYüksek Lisans Tezi, Haziran 2006Tez Danışmanı: Doç. Dr. Mehmet ARDIÇLIOĞLUÖZETAçık kanal akımlarında enkesit boyunca hız dağılımının bilinmesi; açık kanaldan geçendebinin belirlenmesi, kanalların boyutlandırılması ve akımın özelliklerinin belirlenmesibakımından önemlidir. Bundan dolayı bu çalışmada laboratuar şartlarında cilalı ve ikifarklı pürüzlülükteki dikdörtgen açık kanalda ve arazi çalışması olarak tabii açık kanalşartlarında 3 farklı enkesit üzerinde derinlik boyunca hız ölçümleri yapılarak literatürdekullanılan hız dağılımları ile karşılaştırılmıştır.Cilalı akım koşullarında deneyler, kesit oranının 5.4â¤ B/H â¤13.5 ve Reynolds sayısının2.59x104â¤ Re â¤1.63x105 aralığında gerçekleştirilmiştir. Duvar kanunundaki sabitlerÏ=0.4 ve B=5.5 alındığında bu kanunun iç bölgedeki hız dağılımını temsil ettiği ve bubölgenin geçerli olduğu aralığın artan Reynolds sayılarında genişlediği belirlenmiştir.Cilalı akım durumunda ölçümlerin yapıldığı enkesite ait entropi parametresi M=5.53olarak hesaplanmış, entropi hız dağılım ifadesinin cilalı akımlar için oldukça iyi sonuçverdiği belirlenmiştir.ki farklı pürüzlülük (k=10 mm, k=7 mm) akım koşullarında deneyler sırasıyla kesitoranının 3.41â¤ B/H â¤9.9, 3.01â¤ B/H â¤4.7 ve Reynolds sayısının 4.13x104â¤ Reâ¤1.28x105, 2.22x104â¤ Re â¤1.19x105 olduğu aralıklarda gerçekleştirilmiştir. Pürüzlüakımlar için verilen logaritmik dağılımların deneysel ölçümler ile uyumlu olduğubelirlenmiştir. Pürüzlü akım durumlarında hesaplanan M=5.94, M=3.31 entropiparametrelerinin hız dağılımında kullanıldığında katı sınır yakınlarında ölçümdeğerlerinden sapmakta olduğu gözlenmiştir. Katı sınır yakınlarındaki azalma etkisiniyansıtabilmek için entropi parametresi hesap yöntemi olarak M = umak / V formülükullanılmış ve M değerleri sırasıyla M=1.2, M=1.41 şeklinde tanımlanarak hesaplananhız dağılımlarının ölçüm değerlerini oldukça iyi temsil ettiği belirlenmiştir. Üç farklıivkesitte yapılan arazi ölçümlerinde de logaritmik dağılım ve entropi yöntemlerininkullanılabileceği görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Açık Kanallar, Hız Dağılımı, Pürüzlülük, Entropi, Hız Ölçme

Abstract:
vINVESTIGATION OF VELOCITY DISTRIBUTION IN ROUGH BED OPENCHANNEL FLOWSÖzgür ÖZTÜRKErciyes University, Graduate School of Natural and Applied SciencesM. Sc. Thesis, June 2006Thesis Supervisor: Assoc. Prof. Mehmet ARDIÇLIOĞLUABSTRACTDetermination of velocity distribution in open channel flows is crucially important indetermining all relevant flow characteristics pertaining to open channel flows. In thisstudy, experiments have been carried out in a rectangular open channel laboratory flumeunder smooth bed and two different rough channel bed conditions, and in three differentconditions on a natural open channel in the field with the purpose of investigatingvelocity distributions and comparing the measured distributions with those suggested inthe relevant literature.The experiments have been performed over the ranges for the aspect ratios of:5.4â¤ B/H â¤13.5 and Reynolds numbers of: 2.59x104â¤ Re â¤1.63x105 under smoothconditions. When the coefficients of Ï=0.4 and B=5.5 are used, Law of the Walldistribution is found to be useful in the inner region. For smooth channel bed conditionsthe entropy parameter is calculated as M=5.53. The Entropy velocity distribution isfound to be useful for smooth channel flows.For two different rough bed conditions (k=10 mm, k=7 mm) experiments have beenperformed over the ranges for the aspect ratios of 3.41â¤ B/H â¤9.9, 3.01â¤ B/H â¤4.7 andReynolds numbers of: 4.13x104â¤ Re â¤1.28x105, 2.22x104â¤ Re â¤1.19x105. Experimentsare compatible with logarithmic distributions given for rough open channel flows.When the calculated entropy parameters M=5.94, M=3.31 are used for two differentrough channels, the velocity distribution for rough surfaces diverges from experimentaldata. To reflect the decreasing effect of the surface, entropy parameters are defined bythe formula: M = umak / V. M was computed to be M=1.2, and M=1.41 for two differentrough bed conditions, respectively. The calculated velocity distributions are bettervirepresented by these M parameters. According to three different field measurements theresults revealed that logarithmic distributions and entropy method are applicable fornatural streams.Key Words: Open Channels, Velocity Distribution, Roughness, Entropy, VelocityMeasurement