Experimental investigation of vortex induced hydrodynamic effects acting on the submerged gate and development of vortex breaker apparatus
Vortekslerden dolayı batık kapakların üzerinde oluşan hidrodinamik etkilerin deneysel olarak araştırılması ve vorteks kırıcı aparatların geliştirilmesi
- Tez No: 544327
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ENDER DEMİREL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 141
Özet
Batmış hidrolik sıçrama sonucu oluşan girdap yapıları, düşey kapaklar üzerinde hidrodinamik kaldırma ve sürükleme basınçları oluşturur. Bu çalışmada, batmış akım koşulları altındaki düşey kapağın dudağına ve mansap yüzüne yerleştirilen basınç sensörleri ile vortekslerden dolayı oluşan basınçlar deneysel olarak incelenmiştir. Hidrodinamik etkilerin tam olarak ortaya çıkarılabilmesi için ortalama ve anlık basınç katsayıları farklı Froude sayıları, batıklık oranları ve kapak açıklıkları için değerlendirilmiştir. Vorteks yapıları ile basınç çalkantıları arasındaki ilişki Akustik Doppler Hızölçer (ADH) ölçümleri ile basınç ölçümlerinin senkronizasyonu ile belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar incelendiğinde, düşük Froude sayılı akımlarda çevrintili akışın düşey kapağın dudağından ayrılan akışla etkileşime girerek kapak dudağının memba köşesinde basınç dalgalanmalarına neden olduğu görülmüştür. Minimum ortalama basınç katsayısı (ortalama basıncın pik değeri) ayrılan akışın memba köşesine çarpmasından dolayı kapak tabanın merkez çizgisinin ortasında gözlenmiştir. Maksimum zamanla değişen basınç katsayısının kapak açıklığının artmasıyla kapağın mansap köşesine kaydığı görülmüştür. Batmış akım koşulları altındaki kapağın mansabında gözlenen girdap çifti kapağın merkezinde bir düşük momentum bölgesi oluşturmuştur. Ortalama ve değişken sürükleme basınç dağılımlarının asimetrik olması girdap çiftinin kararsız hareketine dayandırılmıştır. Kaldırma ve sürükleme basınç dalgalanmalarının güç spektrumu 19 – 32 Hz frekans aralığında önemli bir enerji seviyesini gösterirken serbest akım koşulları altında kaldırma basınçları etkili bir enerji seviyesinde olmadığı belirlenmiştir. Düşey kapağın memba yüzeyine yerleştirilen farklı tasarımlara sahip vorteks kırıcıların kapağa etkiyen hidrodinamik kuvvetlere etkisi araştırılmıştır. Kapak dudağına yakın bölgeye yerleştirilen yatay perdenin dudakta ve mansap yüzünde oluşan hidrodinamik basınçları azalttığı ve kapak dudağında oluşan durağanlık noktasının kapağın arka kenarına kaydığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Vorticial flow formed by a submerged hydraulic jump can result in the significant hydrodynamic lift and drag pressures on the submerged sluice gate. In this study, vortex-induced hydrodynamic pressures acting on both lip and downstream side of the submerged gate were experimentally investigated by using multiple pressure sensors embedded on different locations of the gate. In order to reveal the spatial variations of hydrodynamic characteristics, the experimental results obtained under different flow conditions of Froude number, submergence factor and gate opening were evaluated in terms of mean and instantaneous pressure coefficients. Acoustic Doppler Velocimetry (ADV) measurements synchronized with the pressure signals were also conducted to elucidate the relationship between vortex structures and pressure fluctuations. Experimental results reveal that the recirculating flow strongly interacts with the separated flow from the gate lip at low Froude numbers and significantly induces pressure fluctuations near the upstream corner of the gate lip. The minimum mean pressure coefficient (i.e. peak value of the mean pressure) at the gate bottom was observed near the middle of the centerline of the gate lip due to the impingement of the separated flow from the upstream corner. The maximum fluctuating pressure coefficient shifts to the downstream corner of the gate when the gate opening increases. Vortex pair observed downstream of the submerged gate creates a low momentum region at the center of the gate. The unsteady motion of the vortex pair produces non-symmetrical distributions of mean and fluctuating drag pressures. Power spectra of lift and drag pressure fluctuations in submerged flow exhibit significant energy level in the frequency range of 19-32 Hz while the lift pressures are devoid of any significant energy level under free-flow conditions. Different types of vortex-breaker were applied at the upstream side of the gate in order to investigate the effects of such modifications on the hydrodynamic response of the gate. It is observed that the horizontal baffle embedded near the gate lip reduces hydrodynamic pressures on both lip and downstream side of the gate and causes the stagnation point on the gate lip to shift to the trailing edge of the gate as well.
Benzer Tezler
- Magnus etkisi ile çalışan dairesel kesitli silindirik bir yalpa sönümleyici sistemin performansının tam ölçekli bir motoryat üzerinde hesaplamalı olarak incelenmesi
Investigation of the performance of a circular cross-section roll stabilizer system working with a Magnus effect on a full-scale motoryacht
DENİZ ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN AKYILDIZ
- Sayısal yöntemler kullanarak sualtı araçlarının hidro ve vibroakustiğinin çözümü ve dijital sonar tasarımı
Hydro and vibroacoustical solution of underwater vehicles using numerical methods and digital sonar design
EMRE GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Experimental investigation of the mass ratio effect on vortex-induced vibrations of circular cylinders
Kütle oranının dairesel kesitlerde oluşan girdap kaynaklı titreşimler üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi
ŞÜKRÜ CEM ÇOLAKOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDİ KÜKNER
- Düşük reynolds sayılı akışlarda girdap kaynaklı titreşimlerin incelenmesi
Investigation of vortex-induced vibrations in low reynolds number flows
ASİYE KARAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BAL
- Kanat profili-silindir iz bölgesi etkileşimlerinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of airfoil-cylinder wake interactions
İLHAN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. MEHMET FEVZİ ÜNAL
Y.DOÇ.DR. N. L. OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM