Radyal Kapak İle Etki̇leşi̇mde Bulunan Açik Kanal Akiminin Sayisal Modellenmesi̇

Abstract

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

Değişken Enkesitli Açık Kanal Akımının Deneysel ve Sayısal Modellemesi

“…Hesaplamalı akışkanlar dinamiği problemlerinde oluşturulacak modelin ağ yapısının nümerik bulgular üzerinde oldukça fazla etkisi bulunmaktadır [9][10][11][12][13]. Bu nedenle hesaplama ağı tasarlanırken belli bir metodoloji kullanılması oldukça önem arz etmektedir.…”

“…Çalışma sonucunda, SST türbülans kapatma modelinin akım alanının belirlemede daha iyi sonuçlar verdiğini ve silindir üzerine gelen kuvvetlerin belirlenmesinde DES modelinin Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes (RANS) denklemlerini çözen modellere göre daha başarılı olduğunu ifade etmişlerdir. Yukarıda özetlenen çalışmalar dikkate alındığında değişik türdeki yapı akım etkileşimi problemlerinin sayısal modellenmesinde farklı türbülans modellerinin daha başarılı olduğu görülmektedir [9][10][11][12][13].…”