PİYANO TUŞU YAN SAVAKLARIN HİDROLİK KARAKTERİSTİKLERİNİN SAYISAL VE DENEYSEL ANALİZİ

Abstract

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

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