Experimental and Numerical Analysis of Energy Dissipation with Sluice Gate and Weirs in Trapezoidal Channel

Abstract

Açık kanallarda kanal boyunca akışın hızlanmasını sınırlamak ve su yapıları etrafındaki kuvvetleri azaltmaya yardımcı olmak için genellikle kapak veya savaklardan yalnız biri regülasyon amacıyla kullanılmaktadır. Savak kapakları yalnız kullanıldığında, kuyruk suyu derinliğine ve kapak açıklığına bağlı olarak serbest veya batmış akış koşulları meydana gelebilir ve mansapta hidrolik sıçrama oluşabilir. Bu durumda, kapağın mansabındaki yüksek akış hızı ve hidrolik enerji nedeniyle bu bölgedeki batık veya yarı batık yapıların zarar görmesi olasıdır. Kapak ve savakların beraber kullanımı, hem nehir tabanının stabilitesinin korunması hem de en kesit boyunca uzanan batık borular ve iletim hatları gibi yapılara zarar gelmemesi için tercih edilebilir. Bu çalışmada savak kapağı ile değişen en kesitli savaklar birlikte kullanıldığında kanalın ve kanal en kesiti doğrultusunda uzanan boru hattı etrafındaki akış özelliklerinin değişimi araştırılmıştır. Deneysel akış hızı ve su seviyeleri farklı debiler için ölçülmüştür. Bu ölçümler, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yazılımının sınır koşullarını belirlemek ve HAD ile elde edilen akış özelliği değerlerini doğrulamak için kullanılmıştır. Doğrulamanın ardından HAD yazılımı ile deneysel olarak ölçülemeyen noktaların hız, basınç ve özgül hidrolik enerji değerleri de elde edilmiştir. Hem deneysel hem de sayısal analizler sonucunda, kapak ve savak yapılarının birlikte kullanılmasıyla hidrolik enerjinin önemli ölçüde azaltılabileceği görülmüştür. Yüksek debilerde savak geometrisinin enerji kaybı üzerindeki etkisi açıkça görülmektedir. İki yapının birlikte kullanılmasıyla hem açık kanallardaki su derinliği istenilen seviyede tutulacak hem de su altı yapılarına etki eden su kuvvetleri nedeniyle olası hasarların önüne geçilecektir.