No abstract

Turbulent flow characteristics around a partially buried horizontal circular cylinder are investigated numerically for the burial ratio of B/D=0.50 (B is burial depth, D is the diameter of the cylinder). The governing equations are numerically solved using ANSYS-Fluent for the flows having the same conditions with the experiments related to measurements of velocity field by Particle Image Velocimetry for Reynolds numbers based on the cylinder diameter, in the ranges of 1000 ≤ Re D ≤ 7000. Standard k-ε, Renormalization-group k-ε, Realizable k-ε, Modified k-ω, Shear Stress Transport k- and Reynolds Stress turbulence models are employed. Experimental validations of the numerical results show that Shear Stress Transport k- model provides better predictions for the kinematic properties of the turbulent flow than the other turbulence models used herein. Force coefficients also predicted numerically at Reynolds numbers in the ranges of 1000 Re D 7000 for the burial ratio, B/D=0, 0.25 and 0.5.

Dairesel bir köprü ayağı etrafındaki türbülanslı akış alanı, çoklu girdapların oluşumu nedeniyle karmaşık bir yapıya sahiptir. Köprü ayağı etrafında meydana gelen bu karmaşık akım yapısının belirlenmesi, bu tür yapıların tasarımı açısından önem kazanmaktadır. Bu çalışmada köprü ayağı etrafındaki üç boyutlu türbülanslı akımın hız alanı laboratuvar ortamında Lazer Doppler Anemometresi (LDA) ile ölçülmüş ve deney ile aynı koşullardaki akım için temel denklemler, sonlu hacimler yöntemine dayalı ANSYS-Fluent paket programı ile sayısal olarak çözülmüştür. Sayısal modellemede, Standard k-ε, Renormalization Group k-ε ve Realizable k-ε türbülans modeli kullanılmış ve serbest su yüzü profili Akışkan Hacimleri Yöntemi ile hesaplanmıştır. Seçilen ağ yapısının sayısal sonuçlara olan etkisini incelemek için Ağ Yakınsama İndeksi (GCI) kullanılmıştır. Sayısal sonuçlardan elde edilen hız alanı ve su yüzü profilleri deneysel ölçümlerle karşılaştırılmış, Realizable k-ε türbülans modelinin köprü ayağı etrafındaki akım alanını belirlemede diğer modellere göre daha başarılı olduğu tespit edilmiştir.

Bu çalışmada, Dereyurt Göleti dolusavağı üzerinden geçen türbülanslı akım sayısal olarak modellenmiştir. Akımın hareketini idare eden temel denklemler sonlu hacimler yöntemine dayalı Ansys-Fluent program yardımıyla Standart k-ε, Modifiye k-ω, Kayma Gerilmesi Taşınımı (Shear Stress Transport) ve Reynolds Gerilmeleri Modeli (Reynolds Stress Model) türbülans modelleri kullanılarak çözülmüştür. Su yüzü profilinin hesabında Akışkan Hacimler Yöntemi (VOF) kullanılmıştır. Sayısal olarak elde edilen su yüzü profilleri, standart adım yöntemiyle hesap edilen su yüzü profili ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada kullanılan tüm türbülans modellerinin dolusavak ve şüt kanalı üzerindeki akım profilini belirlemede oldukça başarılı oldukları belirlenmiştir. Bununla birlikte ortalama karesel hata kriteri kullanılarak yapılan niceliksel karşılaştırmalarından, Reynolds Gerilmeleri Modeli (RSM) türbülans modelinin akım profilini belirlemede diğer türbülans modellerine göre az da olsa daha başarılı olduğu ortaya çıkmıştır. Ayrıca, yaklaşım kanalı, dolusavak ve şüt kanalı üzerindeki hız, basınç ve türbülans şiddetlerinin sayısal dağılımları sunulmuş, dolusavak üzerinden geçen türbülanslı akım analiz edilmiştir.