Hidrolik Sıçrama Etkisiyle Pürüzlü Tabanda Oluşan Basınç Çalkantıları

Abstract

Üniversitesi : İstanbul Teknik Üniversitesi Enstitüsü : Fen Bilimleri Anabilim Dalı : İnşaat Mühendisliği Programı : Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Tez Danışmanı : Yrd. Doç.Dr. Şevket ÇOKGÖR Tez Türü ve Tarihi : Yüksek Lisans – Aralık 2005 ÖZET HİDROLİK SIÇRAMA ETKİSİYLE PÜRÜZLÜ TABANDA OLUŞAN BASINÇ ÇALKANTILARI Ali Kerim GÜNAY Günümüzde baraj ve hidroelektrik tesis gibi yapılarda istem dışı oluşan suyun enerjisini kırmak ve güvenli bir şekilde suyu akarsu yatağına vermek için hidrolik sıçramalardan yararlanılan enerji kırıcı havuzlar ve düşü yatakları inşa edilmektedir. Bu tür yapılarda hidrolik sıçramanın yer aldığı yapının stabilitesinin sağlanması ancak sıçramanın etkisi ile tabanda oluşacak hidrodinamik basınç dağılımının bilinmesi ile mümkün olmaktadır. Sıçrama sırasında akımda oluşan türbülans ve tabanda sınır tabakasından ayrılmalar nedeni ile basınç çalkantılarının karakteri zamanla değişim gösterir. Akımın sürekli olduğu kabulü ile yapılan hesaplar sonucunda birçok enerji kırıcı havuz ve düşüm yatağında hasarlar oluşmuştur. Basınç çalkantıları sırasında negatif değerlerin tabanda oluşturduğu kaldırma kuvveti bu hasarların başlıca sebebidir. Günümüzde hidrolik sıçramanın yarattığı basınç çalkantıları yapının laboratuvar modeli veya prototipi üzerinde elektronik algılayıcı-dönüştürücüler ve bilgisayar desteği ile belirlenmektedir. Bu konuda literatürdeki çalışmalar genel olarak projelendirilmiş yapının model deneylerinden oluşmakta ve elde edilen sonuçlar sadece o yapıya ait sınır ve akım şartlarında geçerli olmaktadır. Bu çalışmada dikdörtgen kesitli bir laboratuvar deney kanalında yaratılan hidrolik sıçramanın tabanda oluşturacağı basınç değişimleri ölçülerek, sıçramanın etkisi ile oluşan basınç dağılımı belirlenecektir. Kanal tabanı suni olarak değişik pürüzlülük yüksekliklerinde (k) pürüzlendirilerek, pürüzlülüğün tabandaki basınç dağılımı üzerindeki etkisi araştırılacaktır. Ölçülen basınç çalkantılarının istatistik parametreleri ve dağılımları belirlenecektir.

University : İstanbul Technical University Institute : Institute of Science and Technology Science Programme : Civil Engineering Programme : Hydraulic & Water Resources Engineering Supervisor : Associate.Prof.Dr. Sevket COKGOR Degree Awarded and Date : Ms – December 2005 ABSTRACT PRESSURE FLUCTUATIONS UNDER THE HYDRAULIC JUMP WITH CORRUGATED FLOOR. Ali Kerim GÜNAY Stilling Basins and Spillways are constructed utilizing hydraulic jump to break the energy of water which is not desired in the important hydraulic structures like dam and hydroelectric plant and to transport the water to the river bed in under control. The stability of the structure, where the hydraulic jump occurs, is provided only when the hydraulic pressure distribution on the bed is known. These pressure fluctuations are totally of a random varying character in time due to the dense turbulence occurring on the flow while the hydraulic jump and due to the separation on the boundary layer on the bed. As a result of the calculations based on the permanent flow assumption considerable damages have occurred on many stilling basins and spillways. The lift force formed due to the negative values observed in pressure fluctuations is the main cause of these damages. Today, pressure fluctuations due to the hydraulic jump are determined via the electronic transducers and the computer support on the laboratory models or prototype of the structures. The studies on the literature about this subject consist of the model experiments of the designed structure and the obtained results are valid for the boundary and flow conditions. In this study, the pressure distributions due to the hydraulic jump will be determined measuring the pressure variations to be formed on the ground by the hydraulic jump on the laboratory channel having rectangular section. The effect of the pressure distributions on the corrugated floor will be investigated by providing roughness artificially for the canal base for different roughness heights (k). The statistical parameters and distributions of the measured pressure fluctuations will be determined.