Su alma ağzı giriş şeklinin hava girişli çevrinti üzerindeki ölçek etkisi

Su alma ağzı giriş şekli, ağız üzerinde su yüzeyinde oluşabilecek hava girişli çevrintinin karakteristiklerini belirlediğinden ağza ait kritik batıklık üzerinde bazı etkilere sahiptir. Bu etkiler hız dağılımı etkisi ve çevrintiyi besleyen ağız debisi etkisi olarak adlandırılabilir. Bu çalışmada 6 farklı ağız giriş şekline (daire, kare, dikdörtgen, eşkenar dörtgen, eşkenar üçgen, yıldız) ve 40 cm2 ve 100 cm2 olmak üzere iki değişik kesit alanına sahip toplam 12 adet su alma yapısına ait kritik batıklık ve kritik batıklığı etkileyen boyutsuz parametreler (su alma yapısına ait Froude, Reynolds ve Weber sayıları) durgun su ortamında deneysel olarak incelenmiştir. Deney sonuçları neticesinde ağız giriş geometrisinin kritik batıklık üzerinde bir boyut etkisine sahip olduğu görülmüştür. Bu nedenledir ki, her bir farklı ağız giriş geometrisi ve akım şartı, kritik batıklık açısından kendine özgü özellikler taşır. Aynı ağız debisinde farklı su alma ağzı giriş şekillerinin kritik batıklık üzerindeki etkisi ise debi değerine göre değişim göstermektedir.

Anahtar Kelimeler:

Ağız giriş şekli, Batıklık, Çevri, Kritik batıklık, ölçek etkisi

PDF

___

[1] L. L. Daggett, G. H. Keulegan, Similitude in free-surface vortex formations. Journal of Hydraulic Division (ASCE), 100:11 (1974) 1565-1581.
[2] A. K. Jain, K. G. Ranga Raju, R.J. Garde, Vortex formation at vertical pipe intakes. Journal of Hydraulic Division (ASCE), 104:10 (1978) 1429-1448.
[3] H. O. Anwar, M. B. Amphlett, Vortices at vertically inverted intake. Journal of Hydraulic Research, 18:2 (1980) 123-134.
[4] G. E. Hecker, Model-Prototype comparison of free surface vortices. Journal of Hydraulic Division (ASCE), 107:10 (1981) 1243-1259.
[5] A. J. Odgaard, Free surface air core vortex. Journal of Hydraulic Division (ASCE), 112:7 (1986) 610-620.
[6] N. Yıldırım, F. Kocabaş, Critical submergence for intakes in open channel flow. Journal of Hydraulic Engineering, 121:12 (1995) 900-905.
[7] K. Taştan, Çoklu Su alma ağızları için kritik batıklığın süperpozisyon yöntemiyle hesabı. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2007.
[8] N. Yıldırım, F. Kocabaş, Critical submergence for intakes in still-water reservoir. Journal of Hydraulic Engineering, 124:1 (1998) 103-104.
[9] N. Yıldırım, F. Kocabaş, S. C. Gülcan, Flow-boundary effects on critical submergence of intake pipe. Journal of Hydraulic Engineering, 126:4 (2000) 288-297.
[10] N. Yıldırım, F. Kocabaş, S. C. Gülcan, Errata for Flow-boundary effects on critical submergence of intake pipe. Journal of Hydraulic Engineering, 133:4 (2007) 461. [11] N. Yıldırım, Critical submergence for a rectangular intake. Journal of Engineering Mechanics, 130:10 (2004) 1195-1210.
[12] D. Werth, C. Frizzell, Minimum pump submergence to prevent surface vortex formation. Journal of Hydraulic Research, 47:1 (2009) 142-144.
[13] S. J. Gulliver, A. J. Rindels, Weak vortices at vertical intakes. Journal of Hydraulic Division (ASCE), 113:9 (1987) 1101-1116.
[14] N. Yıldırım, K. Taştan, Bir su alma ağzının kritik batıklığı üzerinde akım sınır etkilerinin karşılaştırılması. İ.M.O Teknik Dergi, 20:3 (2009) 4779-4792.
[15] K. Taştan, Su alma yapılarında oluşan havalı çevrintinin özellikleri. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2013.
[16] K. Taştan, N. Yıldırım, Effects of dimensionless parameters on air-entraining vortices. Journal of Hydraulic Research, 48:1 (2010) 57-64. [17] F. Surich-Gulick, S. J Gaskin, M. Villeneuve, E. Parkinson, Free surface intake vortices: theoretical model and measurements. Journal of Hydraulic Research, 52:4 (2014) 502-512.
[18] V. Naderi, D. Farsadizadeh, D. A. Hosseinzadeh, H. Arvanaghi, Effect of using vertical plates on vertical intake on discharge coefficient, Arabian Journal of Science and Engineering, 39:12 (2014) 8627-8633.
[19] K. Taştan, N. Yıldırım, Effects of Froude, Reynolds and Weber numbers on an air-entraining vortex. Journal of Hydraulic Research, 52:3 (2014) 421-425.
[20] M. Göğüş, M. Köken, A. Baykara, Formation of air-entraining vortices at horizontal intakes without approach flow induced circulation. Journal of Hydrodynamics Ser. B., 28:1 (2016) 102-113.
[21] K. Taştan, Scale and flow boundary effects for air-entraining vortices. Proceedings of Institution of Civil Engineers- Water Management, 170:4 (2017) 198-206. [22] N. Eroğlu, T. Bahadırlı, Prediction of critical submergence for a rectangular intake. Journal of Energy Engineering, 133:2 (2007) 91-103.
[23] K. Taştan, Critical submergence for isolated and dual rectangular intakes. Sadhana, 41:4 (2016) 425-433.
[24] J. Yang, L. Ting, A. Bottacin-Busolin, L. Chang, Effects of intake-entrance profiles on free-surface vortices. Journal of Hydraulic Research, 52:4 (2014) 523-531.
[25] D. F. Denny, An experimental study of air-entraining vortices in pump sumps. Proceedings of Institution of Mechanical Engineers, 170:2 (1956) 106-116.
[26] A. K. Jain, Vortex formation at vertical pipe intakes. PhD Thesis. Department of Civil Engineering, University of Roorkee, India, 1977.
[27] F. Kocabaş, Geçirimsiz sınırların ve sirkülasyonun su alma ağzına ait kritik batıklığa etkisi. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1999.
[28] K. Taştan, N. Yıldırım, Effects of intake geometry on the occurrence of a free-surface vortex. Journal of Hydraulic Engineering, 2017 (in press).
[29] H. Sun, Y. Liu, Theoretical and experimental study on the vortex at hydraulic intakes. Journal of Hydraulic Research, 53:6 (2015) 787-796.