Deşarj sistemlerinde atıksu seyrelmelerinin farklı difüzör tiplerine göre davranışının görüntü işleme yöntemi ile incelenmesi
Investigation of the behavior of wastewater dilutions in discharge systems according to different diffuser types using image processing methods
- Tez No: 1003166
- Danışmanlar: PROF. DR. EGEMEN ARAS
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Atıksu deşarj sistemlerinin hidrolik tasarımı, kıyısal ekosistemlerin korunması ve alıcı ortam kalitesinin sürdürülebilirliği açısından kritik bir öneme sahiptir. Pozitif yüzer jetlerin yakın alan davranışları; yoğunluk farkı, çıkış hızı ve özellikle difüzör geometrisi tarafından belirlenmekte olup, difüzör tasarımı ilk seyrelme performansını doğrudan etkilemektedir. Bu tez çalışmasında, farklı geometrik özelliklere sahip altı difüzör tipi (düz, daralan, iki çıkışlı, üç çıkışlı, tam helisel kanatlı ve yarım helisel kanatlı) tasarlanmıştır. Difüzörlerin, pozitif yüzer jetlerin seyrelme ve karışma yapıları üzerindeki etkisi laboratuvar ölçeğinde deneysel olarak incelenmiş ve jetin yoğunluk alanı RGB tabanlı dijital görüntü işleme yöntemiyle analiz edilmiştir. Deneysel çalışmalar 150×50×50 cm boyutlarındaki durgun su tankında gerçekleştirilmiş; tüm difüzör tipleri 3D yazıcı kullanılarak üretilmiştir. Deneylerde, yoğunluğu 0,98015 g/mL olan ve Rhodamin B ile işaretlenmiş numune sabit debide yatay doğrultuda deşarj edilmiş; tüm koşullarda deşarj açısı, çıkış konumu ve numune özellikleri sabit tutulmuştur. Yoğunluk alanlarının nicel olarak elde edilebilmesi amacıyla, 18 referans numune kullanılarak RGB renk uzayı ile yoğunluk arasındaki ilişki kalibre edilmiştir. Bu tez kapsamında, referans numuneler ile deney görüntülerindeki her pikselin RGB vektörünü karşılaştırarak yoğunluğu otomatik olarak atayabilen özgün bir sınıflandırma algoritması geliştirilmiş ve tüm analizlerde bu algoritma kullanılmıştır. Geliştirilen algoritma sayesinde jet çekirdeği, sürüklenme bölgeleri ve seyrelme katsayısı gibi hidrolik göstergeler iki boyutlu yoğunluk haritaları üzerinden güvenilir biçimde elde edilmiştir. Bulgular, difüzör geometrisinin jetin, karışma verimi ve jet–bulut geçiş mesafesi üzerinde belirleyici olduğunu göstermiştir. Düz ve daralan difüzörlerde seyrelme sınırlı kalırken, iki ve üç çıkışlı difüzörlerde jetler arası birleşme etkisi daha geniş bir karışma hacmi oluşturmuştur. Çalışmanın en dikkat çekici bulgusu, tez kapsamında özgün olarak tasarlanan içi helisel kanatlı difüzörün, akıma kazandırdığı dönel momentum sayesinde kısa mesafede en yüksek seyrelme değerine ulaşmasıdır (S ≈ 4,18). Sonuç olarak, bu tez karmaşık difüzör geometrilerinin pozitif yüzer jetlerin yakın alan seyrelmesi üzerindeki etkisini deneysel olarak ortaya koymuş ve geliştirilen RGB tabanlı görüntü işleme algoritmasının hidrolik laboratuvar çalışmalarında düşük maliyetli, yüksek çözünürlüklü ve güvenilir bir ölçüm aracı olduğunu doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
The hydraulic design of wastewater discharge systems is critically important for the protection of coastal ecosystems and the sustainability of receiving environment quality. The near-field behavior of positive buoyant jets is determined by density difference, discharge velocity, and, in particular, diffuser geometry, with diffuser design directly affecting initial dilution performance. In this thesis study, six diffuser types with different geometric characteristics (flat, tapered, two-outlet, three-outlet, fully helical vane, and semi-helical vane) were designed. The effect of diffusers on the dilution and mixing structures of positive buoyant jets was experimentally investigated at a laboratory scale, and the density field of the jet was analyzed using RGB-based digital image processing methods. Experimental studies were conducted in a 150×50×50 cm still water tank; all diffuser types were produced using a 3D printer. In the experiments, a sample dyed with Rhodamine B and having a density of 0.98015 g/mL was discharged horizontally at a constant flow rate; the discharge angle, outlet position, and sample properties were kept constant under all conditions. In order to obtain density fields quantitatively, the relationship between the RGB color space and density was calibrated using 18 reference samples. Within the scope of this thesis, an original classification algorithm capable of automatically assigning density by comparing the RGB vector of each pixel in the reference samples with the experimental images was developed and used in all analyses. Thanks to the developed algorithm, hydraulic indicators such as jet core, drag regions, and dilution coefficient were reliably obtained from two-dimensional density maps. The findings showed that the diffuser geometry is decisive for the jet's momentum flux, mixing efficiency, and jet–plume transition distance. While dilution remains limited in flat and tapered diffusers, the jet merging effect in two- and three-outlet diffusers creates a larger mixing volume. The most noteworthy finding of the study is that the internally helical-bladed diffuser, designed specifically for this thesis, achieved the highest dilution value (S ≈ 4.18) at a short distance due to the rotational momentum it imparted to the flow. In conclusion, this thesis experimentally demonstrated the effect of complex diffuser geometries on the near-field dilution of positive buoyant jets and confirmed that the developed RGB-based image processing algorithm is a low-cost, high-resolution, and reliable measurement tool in hydraulic laboratory studies.
Benzer Tezler
- Denize deşarj edilen sıcak atıksu jetlerinin iklim değişikliğine etkisinin azaltılmasının Visual Plumes modeliyle incelenmesi
Investigation of climate change effect mitigation of thermal wastewater jets discharged into the sea by Visual Plumes model
BİLGE ÖZDOĞAN CUMALI
Doktora
Türkçe
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMİH NEMLİOĞLU
- İZAYDAŞ atıksu arıtma tesisinde inert çözünmüş KOI'nin belirlenmesi
Başlık çevirisi yok
YETER TURSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KARPUZCU
- Organize sanayi bölgelerinde atıksu arıtma sistemi kavramsal tasarımı ve katkı payı formülasyonu
Conceptual design and formulation of the contribution rate for the wastewater treatment system in organised industrial estates
SELEN TABAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN TALINLI
- Kentsel atıksu arıtma tesisi anaerobik çamur çürütücülerinin dinamik proses modelleme yaklaşımı ile analizi
Analysis with dynamic process modeling approach of anaerobic sludge digesters of the urban wastewater treatment plant
KERİM EKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Adapte bakteri kültürleri kullanımının deşarj noktalarında su kalitesi üzerinde iyileştirici etkilerinin araştırılması
The investigation of remediation effects on water quality in the discharge points with using adapted bacteria cultures
NİLAY BARLAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Biyoteknolojiİstanbul ÜniversitesiSu Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLŞEN ALTUĞ