Vorteks tipi çökeltim havuzlarındaki akım karakteristiklerinin ve sediment ayıklama veriminin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of flow characteristics and sedimentremoval efficiency of vortex settling basins
- Tez No: 988551
- Danışmanlar: PROF. DR. KEREM TAŞTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Akışkanlar mekaniği, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Türbülans modelleri, Fluid mechanics, Computational fluid dynamics (HAD), Turbulence models
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Akarsulardan enerji üretimi, sulama ve içme suyu temini için su alınması hidrolik mühendisliğinin temel uygulama alanlarındandır. Akarsuyun doğal bir bileşeni olan sediment, su alma yapıları ve iletim sistemleri üzerinde olumsuz etkilere sahiptir. Bu nedenle sedimentin yönlendirme kanalına girmeden hemen önce veya sistemin başlangıcında uzaklaştırılması hedeflenir. Bu amaç için kullanılan en etkili yapılar çökeltim havuzlarıdır. En yaygın türü olan dikdörtgen çökeltim havuzları, suyun hızının düşürülerek sediment taşıma kapasitesinin azaltıldığı ve sedimentin çöktürülerek sudan uzaklaştırıldığı yapılardır. Vorteks çökeltim havuzları sediment uzaklaştırma işlemini klasik çökeltim havuzlarından farklı bir prensiple gerçekleştirir. Bu tip çökeltim havuzlarında, merkezkaç kuvvetlerinden ve havuzdaki dönme hareketinden yararlanılarak özellikle ön yıkama esnasında yapı hacmi yönünden ekonomi sağlanır. Son yıllarda vorteks çökeltim havuzlarının verimliliğinin tahmininde kullanılan deneysel modellerin yanı sıra akışkan hareketini doğrudan çözümleyebilen yeni nesil hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yazılımları, bu yapıların hidrolik davranışlarının daha ayrıntılı ve çabuk bir şekilde analiz edilmesini mümkün kılarak tasarım sürecini önemli ölçüde kolaylaştırmaktadır. Bu tez çalışmasında, vorteks çökeltim havuzlarında sediment yıkama ve tuzaklama verimliliğini etkileyen parametreler ve akım ve sediment dağılımı karakteristikleri Flow-3D yazılımı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Askıdaki sediment konsantrasyonunun, havuz içerisindeki hız dağılımlarının, havuzun sediment tuzaklama (ayırma) ve yıkama verimliliklerinin; havuzun geometrik konfigürasyonu, orifis çapı, sediment çapı ve eşik yüksekliği ile olan ilişkileri araştırılmıştır. HAD ile elde edilen çıktılar literatürdeki mevcut deneysel çalışma verileriyle karşılaştırılmıştır. Sayısal modelleme sonuçları; çıkış eşik yüksekliğinin ve havuz merkezindeki orifis çapının artmasının sediment tuzaklama (veya ayıklama) verimini arttırdığını ancak yıkama verimini azalttığını göstermektedir. Havuzun plandaki görüntüsü ile ilgili farklı giriş-çıkış kanalı alternatifleri arasında, S şekline sahip giriş-çıkış kanalı yerleşiminin, sediment tuzaklama verimliliği açısından en iyi alternatif olduğu görülmüştür. Sediment çapı arttıça tuzaklama verimliliği artarken yıkama verimliliği değişmemiştir.
Özet (Çeviri)
The withdrawal of water from rivers for hydropower generation, irrigation, and drinking water supply constitutes one of the primary applications of hydraulic engineering. Sediment exerts adverse effects on water intake structures and conveyance systems. Consequently, the principal objective is to remove sediment immediately prior to its entry into the diversion channel or at the initial stage of the system. Among the structures employed for this purpose, settling basins represent the most effective solution. Vortex-type settling basins accomplish sediment removal through a principle that differs fundamentally from that of conventional settling basins. In these structures, centrifugal forces and the rotational motion induced within the chamber are exploited to achieve significant volumetric economy. In recent years, in addition to empirical models, next-generation Computational Fluid Dynamics (CFD) software capable of directly resolving fluid motion has enabled more detailed and rapid analysis of the hydraulic behaviour of these structures. In the present thesis, the parameters influencing sediment flushing and trapping efficiency in vortex settling basins, as well as the characteristics of flow and sediment distribution, have been numerically investigated using the Flow-3D software. The relationships between suspended sediment concentration, velocity distributions, sediment trapping (separation) efficiency, and flushing efficiency on the one hand, and geometric configuration of the basin, orifice diameter, sediment particle size, and outlet sill height on the other, have been systematically examined. Results obtained from the CFD simulations have been compared and validated with existing experimental data. The results of the numerical modelling demonstrate that an increase in outlet sill height and central orifice diameter enhances sediment trapping efficiency while concurrently reducing flushing efficiency. Among the various inlet–outlet channel layout alternatives examined in plan view, the S-shaped inlet–outlet configuration has been identified as the most effective arrangement in terms of sediment trapping efficiency. Furthermore, trapping efficiency increases with increasing sediment particle diameter, whereas flushing efficiency remains unaffected by this parameter.
Benzer Tezler
- Delta kanatçık tipi vorteks üretici üzerinde yapılan geometrik modifikasyonların ısı transferine etkisinin deneysel araştırılması
Experimental investigation of the effect of geometric modifications on the delta winglet type vortex generator on heat transfer
SAİT ERZİNCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiYozgat Bozok ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET DOĞAN
- Vorteks yöntemiyle üretilen partikül takviyeli alüminyum matriksli kompozit malzemenin mikroyapısal karakterizasyonu ve ısıl işlemleri
Başlık çevirisi yok
EBRU KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜZEYYEN MARŞOĞLU
- Coriolis tipi kütlesel debimetrelerde basınç kaybının modellenmesi
Modelling pressure loss of coriolis type flowmeter
ATA EFEKAN BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Kanatçık tipi dikdörtgen girdap üretecinin düz zeminde açı, yükseklik ve uzunluk performansının hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi ile geliştirilmesi
Improvement the angle, heigh and length performance of the vane-type rectangular vortex generator on flat plate with computational fluid dynamics analysis
MUHAMMED ÇETİNTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Havacılık ve Uzay MühendisliğiErciyes ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURCAN SARIKAYA BAŞTÜRK
- Taguchi tabanlı gri ilişkisel optimizasyon yöntemi ile farklı parametre ve yapılarda üreteçler kullanılarak vorteks tüpü performansının termodinamik açıdan incelenmesi
Thermodynamic investigation of vortex tube performance by using generators with different parameters and structures with the taguchi based grey relational optimization method
ABDUSSELAM EKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM ACIR
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN ÇAKIROĞLU