Numerical analyses of flow characteristics in the vicinity of spillway aerators
Dolusavak havalandırıcılarının civarında akım karakteristiklerinin sayısal yöntemlerle incelenmesi
- Tez No: 442143
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. TALİA EKİN TOKYAY SINHA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Dolusavak havalandırıcıları, orta ve yüksek debili akımların geçmesi planlanarak tasarlanmış dolusavaklarda bulunurlar. Havalandırıcıların amacı yüksek hızlı akımlarda oluşabilecek kavitasyon hasarını önlemektir. Bu havalandırıcıların tasarımları çoğu zaman fiziksel modellere ve deneysel sonuçlara dayandırılarak yapılmıştır. Günümüzde gelişmiş sayısal hesap yöntemleri, havalandırıcı etkilerinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanılarak analiz edilmesini mümkün kılmıştır. Bu gelişmeler sonucunda sonlu hacimler tekniği kullanılarak bu gibi akımların 3 boyutlu sayısal modellerinin yürütülmesi sağlanmıştır. Bu çalışmada türbülans yakınsaması için k-ε model, hava-su arasındaki etkileşimi gözlemlemek için ise Akışkan Hacimleri Yöntemi (VOF) kullanılmıştır. Bu çalışmanın amacı dolusavak üzerindeki bir basamağın tabanına konumlandırılacak olan dairesel havalandırıcıların akım ve yapı üzerindeki etkilerini gözlemlemektir. Bu sebeple tek eğimli (tan(θ)=0.3) ve tek basamağa sahip bir dolusavak modeli inclenmiştir. Akım bu basamağa küçük bir rampa olan saptırıcıdan geçerek giriş yapmaktadır. Bu saptırıcının açısı çalışmadaki değişkenlerden birini oluşturmaktadır. İki adet farklı açıya sahip rampalar oluşturulmuş ve rampa olmaması durumu da incelenerek karşılaştırmalar yapılmıştır. Dolusavaktaki akım debisi, havalandırıcıların adedi, boyutları ve dizilimler ile Froude sayısı bu çalışmadaki diğer değişkenlerdir. Havlandırıcılardan geçen akımın jet uzunluğu, hava alma mekanizması ve ortalama akım yapısı incelenmiştir. Sayısal simülasyonlar doğrultusunda jet uzunluğu ve fonksiyonu arasında doğrudan bir bağıntı olduğu gözlenmiştir. Havalandırıcı dizilim şekillerinin akımın havalandırılmasında önemli bir etkisi olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Bununla birlikte daha büyük alana sahip havalandırıcıların daha sık olarak yerleştirilmesinin kanal tabanındaki havalandırmaya etkisi olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca simülasyonlar sonucu, jetin kanala çarpma noktasından sonra, akım içerisindeki hava konsantrasyonunun akım yönünde logaritmik bir düşüş sergilediği gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Spillway aerators are used in the spillways that are designed to carry medium to high discharges during their operation. Aerators are aimed to reduce the risk of cavitation in these high velocity flows. Most of the time, design of these aerators are based on physical models and experimental results. However, with the advancement in computational resources, it became possible to analyze the effect of aerators using computational fluid dynamics (CFD). To this end, three-dimensional numerical simulations of such flows are conducted using finite-volume techniques. In this study the k-ε model is used for turbulence closure and the air-water interface tracking is made possible using Volume of Fluid (VOF) method. The aim of the study is to quantify the effect of submerged circular aerators located at the bottom of a stepped spillway to the flow structure in general. A single sloped (tan(θ)=0.3) spillway with single step is considered in the study. The flow enters the step over a small ramp called a deflector. The ramp angle is considered as one of the variables in the test cases. Two different ramp angles are considered and the results are compared to a step without any ramp. Discharge of the flow over the spillway, the aerator number, size and position with respect to one another, Froude number are considered as other variables in the study. The jet-length, amount of air-entrainment, average flow structure after the step are investigated. Through numerical simulations a direct relation between jet-length and is observed. Varying the location of the aerators over the step do not change the overall aeration significantly. However, larger diameter aerators that are placed closely together might affect the air concentration near the channel bed. A logarithmic decay of air concentration in the streamwise direction after the reattachment point is observed through simulations.
Benzer Tezler
- Numerical investigation of hydrodynamic effects of waves caused by landslide in dam reservoirs
Toprak kayması sonucu oluşan dalgaların baraj haznesinde oluşturduğu hidrodinamik etkilerin nümerik olarak araştırılması
VAFA KHOOLOSI
Doktora
İngilizce
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SEDAT KABDAŞLI
- Computational analyses of die-embedded microchannels for high electron mobility transistors considering thermal, hydrodynamic and structural behavior
Yüksek elektron mobiliteli transistorlara uygulanmış gömülü mikrokanal yapılarının ısıl, hidrodinamik ve yapısal davranışlarının hesaplamalı analizleri
ORÇUN YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ
PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Investigation of electrical conductivity characteristics at the vicinity of ganos fault, northwest Turkey by magnetotellurics
Ganos fayı ve çevresinin elektrik iletkenlik yapısının manyetotellürik yöntem ile incelenmesi
MUSTAFA KARAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Jeofizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiJeofizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SABRİ BÜLENT TANK
- Direkt püskürtmeli benzinli motorlarda kısmi yükte çalışmada karışım oluşumunun nümerik incelenmesi
Numeric investigation of mixture formation at partial load conditions in direct injection gasoline engines
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET İHSAN KARAMANGİL
- Bitki adacıkları etrafındaki akım yapıları ve taban oyulmasının deneysel olarak incelenmesi
Experimental analysis of flow through and scour around vegetation islands
CANER SERTKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEYSEL ŞADAN ÖZGÜR KIRCA
DOÇ. DR. ORAL YAĞCI