Trapez Kesitli Geniş Başlıklı Savak Akımının k-e Tabanlı Türbülans Modelleri ile Sayısal Modellenmesi


SOYDAN N. G. , AKÖZ M. S. , ŞİMŞEK O. , GÜMÜŞ V.

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ DERGİSİ, cilt.27, ss.47-58, 2012 (Hakemli Üniversite Dergisi)

  • Cilt numarası: 27 Konu: 2
  • Basım Tarihi: 2012
  • Dergi Adı: ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ DERGİSİ
  • Sayfa Sayıları: ss.47-58

Özet

Bu çalışmada, laboratuarda modellenen trapez kesitli geniş başlıklı savak üzerinden geçen akımın su yüzü profili, farklı akım koşulları için deneysel olarak ölçülmüştür. Aynı deney koşullarındaki açık kanal akımı için temel denklemler, sonlu hacimler yöntemine dayalı ANSYS-Fluent paket programı yardımıyla sayısal olarak hesaplanmıştır. Sayısal hesaplamalarda, Standart k-ε , Renormalization group k-ε  ve Realizable k-ε  türbülans modelleri kullanılmış ve su yüzü profilleri VOF ile belirlenmiştir. Sayısal olarak elde edilen akım profilleri, deneysel olarak ölçülen değerlerle karşılaştırılmıştır. Sayısal ve deneysel bulguların karşılaştırılmasından, bu çalışmada kullanılan türbülans modellerinin, akım profillerinin tahmininde oldukça başarılı oldukları görülmekle birlikte, Standart k-ε  modelinin, niceliksel karşılaştırmada esas alınan ortalama karesel hata değerlerine göre, az da olsa, daha başarılı olduğu belirlenmiştir.

In this study, the free surface profile of flow over a trapezoidal-broad crested weir is measured in a laboratory channel for two different flow cases. Basic equations of the present problem are solved numerically by ANSYS-Fluent package program based on finite volume method. Standard k-ε, Renormalization Group k-ε and Realizable k-ε turbulence models are used in the numerical modeling and the flow profile is computed using VOF method. The numerical results for the free surface of flow are compared with the experimental data. Based on the comparisons of numerical and experimental results, all of the turbulent closure models are successful in predicting the free surface profile. However, the Standard k-ε model is determined quantitatively to be a little bit more successful than the other models used in this study.