Experimental investigation of turbulent flow upstream of the broad-crested weir
Elif Deniz Atlas, Mehmet Anil Kizilaslan, Ender DemirelDepartment Of Civil Engineering, Faculty Of Engineering And Architecture, Eskisehir Osmangazi UniversityBroad crested weirs (BCW) are widely used hydraulic structures in streams and irrigation canals to control the flow and to measure the discharge. In this study, turbulent flow structure at the upstream of the sharp edged broad crested weir is investigated by means of Acoustic Doppler Velocimetry (ADV) measurements at different stations. Vertical distributions of velocity and turbulence stresses revealed that, while fully developed velocity distributions are observed at stations far from the weir, turbulence effects significantly alter the flow structure as the flow approaches to the weir. High-resolution photographs are digitized to extract water surface profiles of the flow through the weir for different flow rates. Comparison of the experimental results with the theoretical results shows that the accuracy of the theoretical solutions decreases for low flow rates, in which boundary-layer effects are calculated based on the power law.
Keywords: Open channel, broad-crested weir, turbulent flow, Acoustic Doppler Velocimetry (ADV)Geniş başlıklı savağın membasındaki türbülanslı akımın deneysel olarak incelenmesi
Elif Deniz Atlas, Mehmet Anil Kizilaslan, Ender Demirelİnşaat Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Eskişehir Osmangazi ÜniversitesiGeniş başlıklı savaklar sulama kanallarında ve akarsularda akımı düzenlemek ve debiyi ölçmek amacıyla yaygın olarak kullanılan su yapılarıdır. Bu çalışmada, bir deney kanalına yerleştirilen ön yüzü köşeli geniş başlıklı savağın membasındaki farklı istasyonlarda Akustik Doppler Hızölçer ile ölçümler yapılarak akım yapısı araştırılmıştır. Hız ve türbülans gerilmelerinin derinlikle değişimleri incelendiğinde savaktan uzak istasyonlarda tam gelişmiş akım için logaritmik hız dağılımları görülürken, savağa yakın bölgelerde çevrinti etkilerinin akım yapısını önemli miktarda değiştirdiği gözlenmiştir. Yüksek çözünürlükteki fotoğraflar sayısallaştırılarak farklı debiler için savak üzerinden geçen akıma ait su yüzü profilleri elde edilmiştir. Deneysel olarak elde edilen debi-derinlik ilişkileri ile Hall’un teorik sonuçları karşılaştırıldığında, sınır tabaka etkilerinin kuvvet yasasına göre hesaplandığı debi denkleminin hassasiyetinin düşük debilerde azaldığı görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Açık kanal, geniş başlıklı savak, türbülanslı akış, Akustik Doppler Hızölçer (ADH)Corresponding Author: Mehmet Anil Kizilaslan, Türkiye
Manuscript Language: Turkish