Basamaklı dolusavaklar üzerinde oluşan akımlarının sayısal analizi
Numerical analysis of flow over stepped spillways
Yazar: Ö. FARUK DURSUN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUALLA ÖZTÜRK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Bölümü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Basamaklı dolusavaklar, akımın enerjisini büyük oranda sönümlemekte ve enerji kırıcı havuzun boyutlarını küçültmektedir. Silindirle sıkıştırma beton barajların yaygın olarak kullanılmasıyla basamaklı dolusavaklara olan ilgi oldukça artmıştır. Bu tip dolusavaklarla, klasik dolusavaklara göre %70-80 oranlarında daha fazla enerji sönümlenmesi mümkün olmaktadır.Son zamanlarda hesaplamalı yöntemlerdeki gelişmelerle birlikte, ileri sayısal modellerin kullanımı da yaygınlaşmıştır. Basamaklı dolusavaklar konusunda çok sayıda deneysel, az sayıda da sayısal çalışma mevcuttur. Ancak eşikli basamaklı dolusavaklar ile ilgili olarak daha önce yapılmış sayısal bir çalışma mevcut değildir.Bu çalışmada, hem eşikli hem de eşiksiz basamaklı dolusavakların enerji sönümleme oranları belirlenmiştir. Eşiksiz basamaklı dolusavaklar için, farklı şüt açıları ve h/l oranları kullanılarak sayısal analizler yapılmıştır. Eşikli basamaklı dolusavaklar için ise, farklı şüt açıları, h/l oranları ve eşik tipleri kullanılarak sayısal analizler yapılmıştır. Sayısal yöntem olarak, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) metodu kullanılmıştır. Analizler, Fluent 6.2 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar mevcut deneysel çalışmalar ve literatürde verilen eşitlikler ile de karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır.Sayısal analiz sonuçlarının, deneysel çalışmalarla elde edilen sonuçlara yakın değerler olduğu belirlenmiştir. Böylece kullanılan sayısal yöntemin güvenilir olduğu sonucuna varılmıştır. 30° şüt açılı model için yapılan sayısal analizlerde dördüncü tip eşiğin, 50° şüt açılı model için yapılan sayısal analizlerde ise, eşiksiz basamaklı tipin enerji sönümlenme oranlarının daha fazla olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Stepped spillways dissipate highly energy of the flow and decrease the sizes of stilling basin. Popularity of stepped spillways increase widely with using the roller compacted concrete dams. These type spillways have energy dissipation capacity %70-80 ratio more than classical spillways.In the recent times computational methods were developed and thus using of advanced numerical models became widespread. Studies related to stepped spillways exist in the literature. But, studies about the numerical analysis of the stepped spillways are less. Moreover, the stepped spillways with end sill don?t exist in the literature.In this study, energy dissipation ratio of both stepped spillways with end sill and stepped spillways without end sill were examined. For stepped spillways, numerical analyses were made for different slope angles and ratios of h/l. For stepped spillways with end sill, numerical analyses were conducted for different slope angles, different ratios of h/l and different types of sill. Computational Fluid Dynamics (CFD) was used as a method of numerical study. Analyses were made using of the Fluent 6.2 software. Results obtained from numerical analyses were compared those of with equation in the literature and the results were interpreted.It is concluded that, results of numerical analyses are very close to experiment results. It is demonstrated that, numerical analysis results of the stepped spillways are reliable. At the slope angle with 30°, Type 4 has the most energy dissipation ratio. In addition to this, at the slope angle with 50°, the stepped spillway without end sill has the most energy dissipation ratio.