Kapak Mansabında Batmış Hidrolik Sıçramanın Deneysel ve Sayısal Modellenmesi
Mansabında batmış hidrolik sıçramanın oluştuğu düşey bir kayar kapak içeren açık kanal modelinde, Fr1=1.77 ve 1.35 olan akımlar için su yüzü profili ölçülmüştür. Akımı idare eden denklemler, deney koşullarındaki akımlar için Sonlu Hacimler yöntemi ile sayısal olarak çözülmüştür. Sayısal modellemelerde, Standard k-, Renormalization-group k- ve Realizable k-ε türbülans kapatma modelleri kullanılmıştır. Sayısal model bulgularının deneysel olarak doğrulanmasına yönelik yapılan karşılaştırmalar, serbest su yüzü profili ve batmış hidrolik sıçrama geometrisinin belirlenmesinde Renormalization-group k-ε türbülans modelinin diğer ikisine göre daha başarılı olduğunu göstermiştir
Anahtar Kelimeler:
Batmış hidrolik sıçrama, sonlu hacimler yöntemi, VOF yöntemi, türbülans kapatma modelleri, su yüzü profili
-
Experimental and Numerical Modeling of Submerged Hydraulic Jump Downstream of a Sluice Gate The flow profile in an open channel model with submerged hydraulic jump downstream of a vertical sluice gate is measured for flow cases with Fr1=1.77 and 1.35. The governing equations are numerically solved using Finite Volume method for the flows having the same conditions with experiments. In the numerical simulations, Standard k-, Renormalization-group k-ε and Realizable k-ε turbulence closure models are employed. Experimental validations of the numerical results show that computations using Renormalization-group k-ε turbulence model are the most successful, among the three, in predicting the free surface of the flow and the geometry of the submerged hydraulic jump
Keywords:
Submerged hydraulic jump, finite volume method, VOF method, turbulence closure models, flow profile,
___
- Ashgriz, N., Barbat, T. ve Wang, G., “A computational Lagrangian-Eulerian advection remap for free surface flows”, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 44, 1-32, 2004.
- Sarker, M.A. ve Rhodes, D.G. (2004). “Calculation of free-surface profile over a rectangular broad-crested weir”, Flow Measurement and Instrumentation, 15, 215- 219, 2004.
- Kırkgöz, M.S., Aköz, M.S. ve Öner A.A., “Experimental and theoretical analyses of 2D flows upstream of broad-crested weirs”, Canadian Journal of Civil Engineering, 35(9), 975-986, 2008.
- Kırkgöz, M.S., Aköz, M.S. ve Öner, A.A., “Numerical modeling of flow over a chute spillway”, Journal of Hydraulic Research. 47(6), 790-797, 2009.
- Aköz, M.S. ve Kırkgöz, M.S., “Numerical and experimental analyses of the flow around a horizontal wall-mounted circular cylinder”, Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, 33(2), 29-55, 2009.
- Aköz, M.S., Kırkgöz, M.S. ve Öner, A.A., “Experimental and numerical modeling of a sluice gate flow”, Journal of Hydraulic Research. 47(2), 167-176, 2009.
- Ma, F., Hou, Y. ve Prinos, P., “Numerical calculation of submerged hydraulic jump”, Journal of Hydraulic Research, 39(5), 1-11, 2002.
- Rajaratnam, N., “Hydraulic jumps”, Advances in Hydroscience, 4, Editör:Chow, V.T., Academic Press, New York, A.B.D., 197-279, 1967.
- Wilcox, D.C., Turbulence Modeling For CFD, DCW Industries, Inc., California, A.B.D., 2000.
- Launder B. E. ve Spalding D. B., Lectures in Mathematical Models of Turbulence, Academic Press, London, 1972.
- Yakhot, V., Orszag, S.A., Thangam, S., Gatski, T.B. ve Speziale, C.G., “Development of turbulence models for shear flows by a double expansion technique”, Physics of Fluids, 4(7), 1510-1520, 1992.
- Shih, T.-W., Liou, W.W., Shabbir, A., Yang, Z. ve Zhu, J., “A new k-ε eddy-viscosity model for high Reynolds number turbulent flows - model development and validation”, Computers and Fluids, 24(3), 227–238, 1995.
- Hirt, C.W. ve Nichols, B.D., “Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries”, Journal of Computational Physics, 39, 201-225, 1981.
- ANSYS Inc., Release 12.1. www.ansys.com, 2008.
- Patankar, S.V. ve Spalding, D.B., “A calculation procedure for heat, mass and momentum transfer in three-dimensional parabolic flows”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 15, 1787-1806, 1972.
- Patankar, S.V., Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere, Washington, 1980.
- Chen, H.C. ve Patel, V.C., “Near-wall turbulence models for complex flows including separation”, AIAA journal, 26(6), 641-648, 1988.
- Jongen, T., Simulation and Modeling of Turbulent Incompressible Flows, PhD thesis, EPF Lausanne, Switzerland, 1992.
- Kırkgöz, M.S. ve Ardıçlıoğlu, M., “Velocity profiles of developing and developed open channel flow”, Journal of Hydraulic Engineering, 123(12), 1099-1105, 1997.
- Roache, P.J., “Verification of codes and calculations”, AIAA Journal, 36(5), 696-702, 1998.
- Çelik, İ.B., Ghia, U., Roache, P.J., Freitas, C.J., Coleman, H. ve Raad, P.E., “Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications”. ASME Journal of Fluids Engineering, 130(1), 1-4, 2008.
- ISSN: 1300-3453
- Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
- Yayıncı: TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası
Sayıdaki Diğer Makaleler
Kapak Mansabında Batmış Hidrolik Sıçramanın Deneysel ve Sayısal Modellenmesi
Veysel GÜMÜŞ, M. Sami AKÖZ, M. Salih KIRKGÖZ
Doygun Akımın Belirlenmesinde Sürücü Davranışına Bağlı Bir Matematik Yaklaşım
İlave Depolama ile Santral Güç Üretiminin Artırılması TEKNİK NOT
Melih BOZKURT, A. Melih YANMAZ
Dışmerkez Ters V Çaprazlı Çerçevelerin Burulmalı Davranışları
Gülhan İNCE, Zeki AY, Çetin YILMAZ
Yarı Rijit Birleşimli Çelik Çerçevelerin Kat Öteleme ve Birleşim Dönmelerinin İncelenmesi