Flow measurement in open channels by combined use of free surface PIV and CFD
Yüzey PIV ve CFD birlikte kullanılarak açık kanallarda akım ölçümü
- Tez No: 442203
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- 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: 312
Özet
Açık kanallarda akım ölçümü hidrolik mühendisliğinde büyük önem taşır. Uzun yıllar pervaneler ve savaklar gibi klasik ölçüm cihazları bu amaçla kullanılmıştır. Yakın zamanlarda, debi hesabı amacıyla yüzey hızı ölçümü için akımı bozmayan metotlardan olan PIV (Particle Image Velocimetry) ve PTV (Particle Tracking Velocimetry) teknikleri pratik ve otomatik veri toplamaya uygun olduğundan daha çok kullanılmaya başlandı. Görüntü işleme, yaygın adıyla PIV, bu araştırmada aynı amaç için kullanılmıştır. Ölçülen yüzey hızlarından yararlanarak debi hesabı amacıyla değişken eğimli bir kanalda dikdörtgen ve bileşik kesitler için çok sayıda deney yapılmıştır. Deneyler genelde su yüzeyindeki farklı noktalardaki anlık hızları farklı akım durumlarında PTV kullanılarak ölçmek için yapılmıştır. Bazı durumlarda su yüzeyindeki tüm hız dağılımı da PIV kullanılarak ölçülmüştür. Görüntü işleme için takip olunan parçanın boyutu, çeşidi, yolculuk mesafesi, ışık durumu, kayıt hızı, kamera pozisyonu, görüntü çarpıklığı ve akımın durumu gibi teknik konular tartışılmış ve önerilerde bulunulmuştur. Ölçülen hız ve debiler önerilen sayısal modelin doğrulanması için kullanılmıştır. Deneysel ölçümler kullanılarak hesaplanan yüzey hızlarının kalibrasyonu yapılmıştır. Bu aşamada sayısal model içine su yüzünün türbülans sönümlemesini ifade eden bir parametre tanımlanarak kanal geometrisinin fonksiyonu olarak ifade edilmiştir. Son olarak, yüzey hızı, kesit alanını ve kanal eğimi verildiğinde, debiyle birlikte duvar pürüzlüğünün hesaplanmasına olanak veren ters çözüm yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Stream discharge measurement in open channels is of great importance in hydraulic engineering. For many years, classical devices such as propellers, current meters and weirs have been used for this purpose. In recent times, non-intrusive methods such as PIV (Particle Image Velocimetry) and PTV (Particle Tracking Velocimetry) have been very popular as they are more practical and convenient to automatically collect water free surface velocity which is further analyzed for discharge measurement. Image processing, or so called PIV as a generic name, has been used in this study with the same aim. Extensive set of experiments are carried out in a tilting channel of both rectangular and compound cross section for discharge measurement with the assistance of measured free surface velocity. Experiments are conducted to measure instantaneous velocities of a number of points on the water free surface across the channel width by PTV application for various flow conditions. Sometimes, entire velocity distribution has also been measured by PIV on the free surface. Technical issues regarding tracer particle size and type, travel distance, lighting, recording speed, camera position, image distortion and state of flow are discussed and useful recommendations are suggested. Experimental measurements are used to validate the mathematical model (numerical model) of the problem. Validation includes the calibration of numerical free surface velocity via employment of experimental measurements. This phase obliges the introduction of a new parameter into the numerical model, named as surface damping parameter. Last important aspect of the research is the inverse estimation of wall roughness in addition to discharge when free surface velocity, flow cross section and channel bed slope are given inputs.
Benzer Tezler
- Yüksek yoğunlaştırıcılı bir mikro fotovoltaik/termal kombine hibrit enerji sistemi önerisi ve modellemesi
Proposal and modeling of a highly concantrated micro-photovoltaic/thermal combined hybrid energy system
KEZİBAN ÇALIK
Doktora
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. COŞKUN FIRAT
- Kompakt değişken kapasiteli kompresör için soğutma kapasitesi artışının sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of increasing cooling capacity for compact variable capacity compressor
SEMİH GÜREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI
- Anolog sığ deniz sismiği verilerinin sayısallaştırılması ve su tabanı tekrarlı yansımaların bastırılması
Digitization of analog shallow marine seismic data and suppression of sea bottom multiplies
YILDIZ TEKECİ
- Nehir hidroelektrik enerji potansiyelinin hesaplanmasında yeni bir yaklaşım (Enerji Ağacı yöntemi) ve Murat Nehri örneği
A new methodology for determining river gross hydroelectric energy potential (Energy Tree)andan application of Murat River
SADIK ALASHAN
Doktora
Türkçe
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKAİ ŞEN
DOÇ. DR. ZEYNEL FUAT TOPRAK
- Yanal akımlarda birleşik çalışan savak ve kapak akımının deneysel ve nümerik analizi
Experimental and numerical analysis of combined weir-gate flow in lateral flows
VEYSİ KARTAL
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET EMİN EMİROĞLU