Köprü Ayağı Etrafındaki Türbülanslı Akımın Sayısal ve Deneysel Analizi

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji

Bal

2019

In this study, the open channel flow, interacts with the trapezoidal structure which forms constitutes the narrowing and expansion in the open channel is investigated experimentally and numerically. In experimental studies, velocity field and free surface profile are measured with acoustic doppler velocimeter (ADV) and limnimeter, respectively. Standard k-ε, Renormalization Group k-ε, Realizable k-ε, Standard k-ω, Shear Stress Transport, Reynolds Stress Model, Detached Eddy Simulation and Large Eddy Simulation models are used to determine the velocity field and free surface profile.. Figure A. Three-dimensional computational grid Purpose: Fluid-structure interaction problems and multiphysics problems in general are often too complex to solve analytically and so they have to be analyzed by means of experiments or numerical simulation In this study, the flow that interacts with the trapezoidal head structure, which constitutes the narrowing and expansion section in the open channel, has been investigated experimentally and numerically. Theory and Methods: In experimental studies, the velocity field and flow profiles are measured using Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) and limnimeter, respectively. In numerical modeling, different turbulence closure models have been tested for their success in estimating the velocity field and free surface profile. In the evaluation of the model performance to predict experimental results, Mean Square Error (MSE) and Mean Absolute Relative Error (MARE) parameters are used. Grid Convergence Index (GCI) method is used to determine the mesh density and the Volume of Fluids (VOF) method is used to determine the free surface profile. Results: As a result of the study, it is determined that DES model is more successful than used other models in determining velocity field and flow profile according to MSE and MARE. Conclusion: The size of the region where the negative velocity value formed after the contraction zone of the horizontal velocity component (u) value decreases as it moves from the bottom of the channel towards the surface. It was observed that the density of the numerical velocity vectors increased as it progressed from the bottom of the channel towards the free surface. In addition, it is seen from the results obtained that numerical calculation methods can be used successfully in solving such flow problems.

Section: Deneysel Ve Hesaplanan Hız Profilleri (Experimental and Numerical Velocity Profiles)unclassified

Section: Gi̇ri̇ş (Introduction)unclassified

See 1 more Smart Citation

Değişken Enkesitli Açık Kanal Akımının Deneysel ve Sayısal Modellemesi

Gümüş

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji

Bal

2019

“…Çünkü, sayısal model sonuçları üzerinde, temel denklemlerin çözümü için kullanılan hesaplama yöntemi, hesaplama ağının tasarımı, seçilen türbülans modeli, duvar yakını modeli, iterasyon sayısı, iterasyon adımının büyüklüğü ve çözüm süresi gibi birçok parametre etkilidir. Farklı araştırmacılar tarafından, açık kanal akımları ve yapılarla etkileşim halinde bulunan akımların sayısal modellemesi yapılmıştır [1][2][3][4][5]…”

Section: Introductionunclassified

Determining the Effect of Computational Grid Properties on Numerical Model Results

Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi

Işlek

Aköz

2020

Self Cite

Gelişen teknolojiyle birlikte bilgisayar yazılımları, karmaşık mühendislik problemlerin çözümünde oldukça sık kullanılmaya başlanmıştır. Kullanılan bu yazılımlardan elde edilen sonuçların doğruluğunun test edilmesi için fiziksel model deneyleri yapılmakta ve elde edilen sonuçlar, sayısal model sonuçları ile karşılaştırılmaktadır. Sayısal model sonuçları üzerinde, ağ yapısı özellikleri, kullanılan türbülans modeli, iterasyon sayısı ve adımı büyüklüğü gibi parametrelerin etkili olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada, eğrisel geniş başlıklı savak üzerinden geçen akımın sayısal modellemesinde farklı geometrik özelliklere sahip çözüm ağları tasarlanmıştır. Akımı idare eden temel denklemlerin çözümü, sonlu hacimler yöntemine dayalı ANSYS-Fluent yazılımıyla gerçekleştirilmiştir. Sayısal hesaplamalarda, Reynolds Ortalamalı Navier Stokes (RANS) denklemlerine dayalı çözüm yapan Renormalization Group k-ε (RNG) türbülans modeli ve su-hava arakesitinin belirlenmesinde ise Akışkan Hacimleri Yöntemi kullanılmıştır. Sayısal olarak elde edilen su yüzü ve hız profilleri, deneysel sonuçlar ile karşılaştırılarak optimum çözüm ağının tipi ve boyutu belirlenmiştir. Ayrıca, hız profilleri üzerinde duvar yakını fonksiyonlarının etkileri araştırılmıştır. Deneysel ve farklı ağ yapıları kullanılarak elde edilen sayısal hız profillerinin karşılaştırılmasından, çok küçük elemanlardan oluşan hesaplama ağı yapısının sayısal model sonuçları üzerinde önemli ölçüde iyileştirme yapmadığı belirlenmiştir.

“…Deneysel çalışmaların yanı sıra, gelişen bilgisayar teknolojiyle birlikte sayısal modelleme tekniklerinin akımyapı etkileşimi problemlerinin çözümünde oldukça yaygın kullanılmaktadır [9][10][11][12][13][14]. Sayısal model çalışmaları, fiziksel model çalışmalarına kıyasla ekonomik olması, zaman açısından daha az süre gerektirmesi ve iş gücüne gereksinim duymaması açısından avantajlara sahiptir.…”

Section: Introductionunclassified

Radyal Kapak İle Etki̇leşi̇mde Bulunan Açik Kanal Akiminin Sayisal Modellenmesi̇

Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi

Parmaksız

Gümüş

2019

Self Cite

ÖZRadyal kapak kontrollü açık kanal akımının su yüzü profilleri farklı akım koşulları için deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneyler ile aynı koşullardaki akım için temel denklemler, sonlu hacimler yöntemine dayalı ANSYS-Fluent paket programıyla iki boyutlu olarak çözülmüştür. Sayısal hesaplamalarda, Reynolds Ortalamalı Navier Stokes (RANS) denklemlerine dayalı çözüm yapan Renormalization Group (RNG) k-ε, Kayma Gerilmesi Taşınım (Shear Stress Transport-SST) k-ω ve Reynolds Gerilme Model (Reynolds Stress Model-RSM) türbülans modelleri ve serbest su yüzü profilinin belirlenmesinde ise Akışkan Hacimleri Yöntemi (Volume of Fluid-VOF) kullanılmıştır. Limnimetre ile ölçülen deneysel akım profilleri ile farklı türbülans modelleri kullanılarak elde edilen sayısal su yüzü profilleri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda, radyal kapak kontrollü açık kanal akımının su yüzü profillerini belirlemede, SST k-ω modelinin kullanılan diğer türbülans modellerine kıyasla daha başarılı olduğu belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: Akışkan hacimleri yöntemi, radyal kapak, sayısal modelleme, su yüzü profili, türbülans modeli ABSTRACT The surface profiles of open channel flow controlled with radial gate are investigated experimentally and numerically for different flow conditions. Basic equations of the problem are solved by ANSYS-Fluent program package based on finite volume method for the flow case having the same experimental condition. In the numerical simulations, Renormalization group(RNG) k-ε, Shear Stress Transport (SST) k-ω and Reynolds Stress Model (RSM) based on the Reynolds Average Navier Stokes (RANS) equations are used for the simulation of turbulence, and Volume of Fluid (VOF) method is used to determine the free surface profile. Experimental surface profiles measurement by limnimeter are compared with numerical surface profile obtained from different turbulence models. As a result of the comparison, it was found that the open channel flow of the radial gate control, Shear Stress Transport k-ω model was more successful than the other models used in determining the water surface profiles. ÖHÜ Müh. Bilim. Derg. / OHU J. Eng. Sci. 8(2): 965-978 O. ŞİMŞEK, M. PARMAKSIZ, V. GÜMÜŞ 966