Dalga kırılmasının hidrolik sıçrama analojisi ile modellenmesi
Modelling of wave breaking using hydraulic jump analogy
- Tez No: 151625
- Danışmanlar: PROF. DR. YALÇIN YÜKSEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Dalga kırılması, hidrolik sıçrama, plunging tipi kırılma, dalga enerjisi, surf bölgesi, dalga mekaniği. xı, Wave breaking, Hydraulic jump, Plunging breaker, Wave energy, Surf zone, Wave Mechanics. xu
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 164
Özet
ÖZET Bu çalışmada plunging tipi dalga kırılması ve hidrolik sıçrama için teorik bir model geliştirilmeye çalışılmıştır. Çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmaların ilk aşaması bir su kanalında gerçekleştirilmiştir. Kanal eğimi ayar koluyla ayarlanabilmektedir. Bu amaçla yatay ve eğimli kanalda, hidrolik sıçramanın topuğuna değişik açılarda jet akımı uygulanarak plunging tipi kırılma benzeştirilmeye çalışılmıştır. Serbest sıçrama ve jetli sıçrama halleri yüksek hızlı bir SVHS kamera yardımı ile görüntü işleme tekniği kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan kırılma, jet akımının çarpması ile oluşan akım yapısı ve bunun neticesinde enerji kaybı hakkında yeni bilgiler sağlanmıştır. Teorik model, serbest sıçrama hali için uygulanan Strip Integral Metodu' nda önerilen modele ait gerekli değişimler yapılarak geliştirilmiştir. Teoriden elde edilen sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmış ve sonuçların yeterince uyumlu olduğu bulunmuştur. Çalışmanın ilk aşamasında hidrolik sıçrama ile ilgili verilerden, sıçramanın topuğuna uygulanan jet akımı nedeniyle çevri uzunluğunun kısaldığı ve enerji kaybının arttığı ortaya çıkmıştır. Çalışmanın ikinci aşaması dalga kanalında farklı durumlar için gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada kırılma sırasmda plunging jetin çarpması ve sonrasında meydana gelen akım yapısıyla ilgili yeni bilgiler edinilmiştir. Deneylerde yine görüntü işleme tekniği kullanılmıştır. Dalga kırılması sırasında kaybolan enerji miktarı ve iki fazlı akım yapısı izah edilmiştir. Bu aşamadaki diğer bir durumda, test silindiri yardımıyla plunging jetin çarpması esnasında uyguladığı kuvvet ölçülerek enerji kaybı belirlenmeye çalışılmıştır. Enerji kaybı ile surf parametresi ve derin su dalga dikliği arasındaki korelasyon izah edilmiştir. Plunging tipi kırılma ile analoji yaratmak için serbest sıçramanın topuğuna uygulanan jet nedeniyle oluşan enerji kaybının serbest sıçramaya göre değişimi araştırılmıştır. Serbest sıçramanın spilling tipi kırılmaya benzeştiği plunging tipi kırılmanın ise jetli sıçramaya benzeştiği düşünülmüştür. Jetin uygulanması halinde küçük menba Froude sayılarında enerji kaybı daha büyüktür. %60 daha büyük olan bu kayıp Froude sayısının büyümesiyle küçülmektedir (%20). Eğimli kanal halinde büyük Froude sayısında enerji kaybı serbest sıçramada daha büyük olmaktadır, bunun sebebi bu çalışmada uygulanan sabit jet akımı nedeniyle oluşan momentum dengesidir. Gerek jetli hidrolik sıçrama gerekse plunging tipi kırılma sırasında harcanan enerji kaybının değişimi bu çalışmada deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Plunging tipi kırılmada plunging jetin ve sıçrama analojisinde uygulanan jetin akımdaki harcanan enerji kaybına katkısının oldukça büyük olduğu anlaşılmaktadır. Çünkü akımın ön cephesine çarpan jetin yarattığı türbülanslı akım yapısı enerji kaybının artmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada hidrolik sıçrama analojisinde yaklaşan alam şartlarına bağlı olarak ortaya çıkan enerji kaybı %45'dir. Yine dalga kırılması ile ilgili deneysel veriler enerji kaybının gelen dalga koşullarına göre %60-80 arasında değiştiğini ancak bunun %45-55'nin plunging jetin çarpması sırasında kaybolduğu görülmektedir. Sonuçta hidrolik sıçrama ile dalga kırılması sırasında meydana gelen akım yapısı arasında benzerlik açıklanarak enerji kaybı modellenmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT In this study, a theoretical model concerning plunging breaker and hydraulic jump has been developed. This experimental study was carried out in two phases which of the first was made in a water channel. Slope of the channel was adjusted manually to be modified. Plunging breaker was simulated by applying jets with different angles to the toe of the hydraulic jump in the modified channel horizontal and sloping type. Cases of free jump and jumps with jets were analyzed by image processing technique with a high speed SVHS camera. According to the results of the experiment, new information related to breaking, flow structure formed by jet current and also energy loss caused by these effects was obtained. The theoretical model was improved by making some necessary modifications in the Strip Integral Method applied for free jump. Comparing the experimental data with the results obtained from theoretical model, the model's results and experimental data had been found to be sufficient each other. In the first phase of the study, it was observed from the data concerning hydraulic jump that the jump length shortened and energy loss increased due to the jet applied to the toe of the jump. The second phase of the study was carried out in a wave channel for different cases. In this phase, new information was obtained about the impact of the plunging jet during the wave breaking and about the structure of the breaking wave formed afterwards. Image processing technique was used to obtain the new information in this phase. The amount of energy loss during the wave breaking and two-phase current structure were explained. In the other case, the energy loss was determined by measuring the force caused by the plunging jet's impinging with a load cell. The energy loss and the correlation between surf parameter and deep-water wave steepness were explained in the second case. In order to make an analogy with plunging breaker, the change of energy loss respect to free jump has been investigated. It can be considered that the free jump simulates the spilling breaker, and also the jump with jet simulates the plunging breaker. In case of the jet application, the energy loss at small upstream Froude numbers is much greater at an amount of 60%. As the Froude numbers increases loss decreases as 20%. The energy loss at free jump case with big Froude number in the sloping channel is greater than in the horizontal channel because of the momentum balance becoming from the constant jet flow. The variation of the energy loss becoming from either hydraulic jump with jet or plunging breaker has been investigated by theoretical and experimental means. It was determined that the plunging jet in plunging breaker and the jet applied with hydraulic jump analogy had a contribution to the energy loss in flow since the turbulent flow structure caused by the impinging jet has increased the energy loss. In this study, the amount of the energy loss related to the flow conditions approaching in hydraulic jump analogy was determined as 45%. The energy loss formed by the wave breaking has ranged between 60-80 % according to wave conditions, whereas 45-55 % of the energy loss was due to the impinging of the plunging jet. In conclusion, the energy loss has been modeled by explaining the similarity between hydraulic jump and the structure of the current formed during wave breaking.
Benzer Tezler
- Düşey yüzlü dalgakıran kafası etrafındaki yerel taban hareketinin araştırılması
Investigate of the scour around the head of a vertical wall
İHSAN SALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YEŞİM ÇELİKOĞLU
- Sahil kayalarının kıyı morfolojisine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of coast rocks on coast morphology
MUSTAFA SELMANİ ÖZKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiKıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEVKET ÇOKGÖR
- Kompozit dalgakıranlarda dalga kırılmasının incelenmesi
Investigation of wave breaking on composite breakwaters
M. SAMİ AKÖZ
Doktora
Türkçe
2002
İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. SALİH KIRKGÖZ
- Development of a third generation wind wave model applicable to finite depths
Sonlu derinliklere uygulanabilen üçüncü kuşak dalga modelinin gelişimi
SALEH ABDALLA
- Investigation of wave loads at the lee-side of a rubble mound breakwater head
Taş dolgu dalgakıran müzvarının liman tarafındaki dalga yükleri üzerine bir araştırma
CEM SEVİNDİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Deniz BilimleriOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CÜNEYT BAYKAL
DR. HASAN GÖKHAN GÜLER