Piyano tuşu yan savakların hidrolik karakteristiklerinin sayısal ve deneysel analizi
Numerical and experimental analysis of hydraulics characteristics of piano key side weirs
- Tez No: 662015
- Danışmanlar: PROF. DR. MUHAMMET EMİN EMİROĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Fırat Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yan savaklar; bir kanaldan belirli miktarda debinin alınması, su yüksekliğinin kontrol edilebilmesi için fazla suyun tahliyesi gibi amaçlar için kullanılan önemli bir hidrolik yapıdır. Uygulamada yan savakların kullanımına; taşkın koruma sistemleri, sulama sistemleri, yüzeysel suların drenajı, birleşik sistem kanalizasyon tesislerinde sık rastlanmaktadır. Doğrusal kanallar üzerine yerleştirilmiş klasik ve labirent yan savaklar ile ilgili literatürde birçok çalışma mevcuttur. Bu çalışmalarda çoğunlukla klasik dikdörtgen ve üçgen kesitli ince kenarlı savaklar; dikdörtgen, üçgen ve trapez labirent savaklar kullanılmıştır. Yeni bir savak türü olan ve yüksek savaklama performansı ile dikkat çeken Piyano Tuşu Savakların (PKW) yan savak olarak kullanımına ilk kez bu doktora tez çalışmasında başlanılmıştır. Henüz literatürde piyano tuşu yan savaklar (PKSW) ile alakalı oldukça sınırlı sayıda çalışma mevcuttur. Bu çalışmada PKSW'lerin hidrolik karakteristikleri doğrusal kanalda deneysel ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi ile sayısal olarak incelenmiştir. Hidrolik problemlerin çözümünde başarılı bir yazılım olan Flow-3D kullanılmıştır. Türbülans modeli olarak RNG türbülans modeli kullanılmıştır. Literatürde tanımlanan farklı PKW tiplerine sahip 0.12, 0.16, 0.20 m kret yükseklikli modeller, nehir rejiminde 0.17<Fr<0.99 aralığında ve 0.25, 0.50 ve 0.75 m savak açıklıklarında kapsamlı deneyler yürütülmüştür. Deşarj kapasitesini etkileyen parametreler boyut analizi yapılarak belirlenmiş ve Piyano Tuşu Yan Savakların (PKSW) hidrolik karakteristikleri detaylı olarak incelenmiştir. PKSW'nin, klasik dikdörtgen yan savaklara ve üçgen labirent savaklara kıyasla belirgin derecede üstünlüğü ortaya koyulmuştur. PKSW, özellikle 0.1<Fr<0.4 koşulunda trapez labirent savağa yakın, daha büyük Froude değerlerinde trapez labirent savak daha verimli bulunmuştur. Sayısal analizler 0.50 m savak açıklığında ve 0.16 m yüksekliğinde bütün PKSW tipi için gerçekleştirilmiştir. Hata oranının yüksek debi ve Froude değerlerinde artış gösterdiği ve ortalama hata oranı değerinin %2 olduğu görülmüş ve sayısal analiz yöntemlerinin PKSW için uygulanabilir olduğu sonucuna varılmıştır. Çalışma kapsamında test edilen; A, B, C ve D tipi dikdörtgen PKSW ve C tipi trapez piyano tuşu yan savaklar arasında C trapez modelin daha verimli olduğu tespit edilmiştir. Bir PKSW'nin inşa maliyetinin ilave bir maliyet gerektirmemesine rağmen literatürdeki savaklara göre önemli üstünlüklere sahip olması nedeni ile uygulamada yaygın olarak kullanılacağı beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Side weirs are hydraulic structures that are used for taking a specific amount of discharge from a channel and for draining excess water in order to control water level. Side weirs are frequently used in flood protection systems, irrigation systems, combined sewer systems and surface water drainage. Application of classical and labyrinth side weirs on liner channels have been studied extensively in the literature. Mostly, side weirs sharp-crested rectangular and triangular cross sections; and triangular and trapezoidal labyrinth weirs are reported in these studies. Piano key side weirs (PKSW) is a recently developed weir structure with high discharge efficiency. Currently, studies regarding PKSW structures are very limited in the literature. In this thesis, PKSWs are studied as side weirs for the first time in the literature. In this work, hydraulic characteristics of PKSWs in straight channels are investigated both experimentally and numerically using computational fluid dynamics (CFD) techniques. Flow-3D is used for numerical analysis. RNG turbulence model was used. Different piano key weir (PKW) structures defined in the literature are used to fabricate models with crest heights of 0.12, 0.16 and 0.20 m. Hydraulic characteristics of these models are studied extensively in the subcritical flow regime with Froude (Fr) numbers 0.17<Fr<0.99 for weir opening length of 0.25, 0.50 and 0.75 meters. The parameters that affect the discharge capacity are determined by using dimensional analysis and hydraulic characteristics of PKSW structures are studied extensively. Our studies show that PKSW structures provide better performance compared to traditional rectangular and triangular labyrinth side weirs. Specially for 0.1<Fr<0.4 condition, efficiency of PKSW and trapezoidal labyrinth side weir have been seen similar. Trapezoidal labyrinth side weir is more efficient compared to PKSW in larger Froude values. Numerical analysis is conducted for all PKSW types with a weir opening of 0.50 m and weir height of 0.16 m. The error of numerical analysis is higher in the high discharge and Froude numbers. In our studies the average error is below 0.2% therefore we conclude that numerical analysis is a reliable method for these weir structures. In this work, five different geometries are studied: A, B, C and D type rectangular PKSW, and C type trapezoidal PKSW. Our experiments conclude that C type trapezoidal model is the most efficient structure among these geometries. Although PKSW does not require any additional construction cost, PKSW provides significant advantages compared to other weir structures reported in the literature. Therefore, PKSW is expected to be extensively used in hydraulic applications.
Benzer Tezler
- Force transducer piano keys as an innovative approach for piano pedagogy
Piyano eğitimi için yenilikçi bir yaklaşım olarak kuvvet algılayıcısına dönüştürülmüş piyano tuşları
ASAF ÇETİN EREN
Doktora
İngilizce
2022
Müzikİstanbul Teknik ÜniversitesiMüzik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET TUNÇ BUYRUKLAR
- Geometrik parametrelerin piyano tuşu savakların deşarj kapasitesi üzerine etkisinin sayısal ve deneysel analizi
The numerical and experimental analysis of the effect of the geometric parameters on the discharge capacity of the piano key weirs
BURAK ÇEŞMECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ İHSAN MARTI
- Comparison of linear, labyrinth and piano key weirs to increase the discharge capacity of existing spillways for a given head
Verilen bir su kotunda mevcut dolusavakların debi kapasitesini arttırmak için lineer, labirent ve piyano tuşu savakların kıyaslanması
DENİZ KARAEREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER BOZKUŞ
- Geçirilmiş radius distal uç kırığı sonrası kötü kaynama gelişen hastalarda düzeltici osteotominin cerrahi sonrası takiplerde distal radioulnar eklem (DRUE) instabilitesi üzerine etkisi
Effect of corrective osteotomy on distal radioulnar joint (DRUJ) instability during postoperative follow-up in patients with malunion after previous distal radius fracture
MUSTAFA KAVASOĞLU
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2025
Ortopedi ve TravmatolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN ORMAN
- Piyano başlangıç öğrencileri için çağdaş Türk bestecilerinin eserlerinden oluşan bir antoloji oluşturma denemesi
Başlık çevirisi yok
MEHRU ENSARİ