Eşik yapısı mansabında oluşan yerel oyulmaların hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile analizi

Abstract

Hidrolik yapıların mansabındaki yerel oyulma, su mühendisliğinin önemli problemlerindendir. Bu konudageçmişten bugüne kadar birçok deneysel ve arazi çalışmaları yapılmış ve birçok ampirik eşitlikler eldeedilmiştir. Bu eşitliklerin çoğu belirli koşullar altında farklı sonuçlar verebilmektedir. Bazı eşitlikler boyutlubüyüklükler cinsinden verilmekte olup bazılarında ise değişkenler ihmal edilebilmektedir. Eğimi yüksekakarsularda eğimi düşürmek ve akımları düzenlemek amacıyla akarsu tabanında yapay düşülerkullanılabilmektedir. Bu gibi düşüler üzerindeki akım durumu, çoğu zaman serbest düşülü savak akımışeklinde olmaktadır. Son yıllarda gelişen bilgisayar teknolojileri ve hesaplama yöntemleri sayesinde çokfazlı (sıvı-katı parçacık) gibi akışkan problemlerin sayısal olarak modellenmesi mümkün olabilmektedir.Akarsulardaki bir eşik yapısı mansabındaki su jetinin altında kohezyonsuz üniform kum yatakta meydanagelen yerel oyulmalar geçmişte yapılan deneysel bir çalışma ile incelenmiştir. Bu çalışmada ise bu deneydataları kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) metoduyla sayısal analizler yapılmıştır.Çalışmada eşik yapısı altındaki oyulmaları tespit etmek için, Flow 3D yazılımıyla birlikte Sediment OyulmaModeli (Sediment Scour Model) yöntem olarak kullanılmıştır. Elde edilen sayısal model sonuçlarınliteratürdeki deneysel verilerle yeterince uyumlu olduğu görülmüştür. Oyulmanın zamana göre değişimiüstel olduğu gözlemlenmiş ve zamanla maksimum oyulma derinliğindeki değişim azalmış ve sonunda kararlıoyulma durumu gerçekleşmiştir. Kohezyonsuz taban malzemesinde oyulmanın büyük çoğunluğunun (yaklaşık%90’ı) ilk yarım saat içerisinde gerçekleştiği izlenmiştir