Farklı Geometriye Sahip Savaklarda Nümerik Modeller ile Elde Edilen Debi Katsayılarının İncelenmesi

Abstract

Farklı tipleri bulunan savaklar, geometrik şekillerine göre geniş başlıklı, keskin kenarlı ve uzun başlıklı olarak sınıflandırılabilirler. Bu çalışmada, deney verileri bulunan geniş başlıklı savak akımı sonlu hacimler metoduna dayalı olarak hesap yapan FLOW-3D paket programı ile modellenmiştir. Farklı ağ yapılarının da denendiği çalışmada, türbülans viskozitesinin hesaplanmasında Standart k-ε ve RNG k-ε türbülans kapatma modelleri kullanılmıştır. Yapılan çalışmalardan elde edilen en uygun ağ yapısı ile savak geometrileri çoğaltılarak; keskin kenarlı, geniş ve uzun başlıklı savaklar için su yüzü profilleri elde edilmiştir. Üç farklı geometriye sahip savaklarda Microsoft Excel ile Qtahmin ve cdtahmin değerleri hesaplanarak yeni cd debi katsayısı formülleri önerilerek literatürde bulunan formüller ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda debi katsayısı hesabında kullanılacak genel formüller de üretilmiştir. Keskin kenarlı ve geniş başlıklı savaklarda, Standart k-ε ve RNG k-ε türbülans kapatma modelleri kullanılarak elde edilen yeni formüllerin; literatürde bulunan formüllere nazaran deney sonuçlarına daha yakın değerler verdiği belirlenmiştir.

Weirs, which are available in various types, can be classified according to their geometric shapes as broad-crested, sharp-crested, and long-crested. In this study, experimental data for flow over broad-crested weirs were modeled using the FLOW-3D software, which is based on the finite volume method. Various mesh configurations were tested, and the Standard k-ε and RNG k-ε turbulence models were employed for calculating turbulence viscosity. Following the determination of the optimal mesh configuration, weir geometries were replicated to generate water surface profiles for sharp-crested, broad-crested, and long-crested weirs. Discharge (Qestimate) and discharge coefficient (cd,estimate)values for the weirs with three distinct geometries were calculated using Microsoft Excel. Subsequently, new discharge coefficient (cd) formulas were proposed and compared with existing formulas in the literature. As a result, generalized formulas for calculating discharge coefficients were developed. It was determined that the new formulas obtained for sharp-crested and broad-crested weirs using the Standard k-ε and RNG k-ε turbulence models provided values that aligned more closely with experimental results compared to the formulas available in the literature.