Ağız giriş şeklinin su alma ağızlarının membasındaki hız dağılımına etkisi

Rezervuar ve denizler gibi durgun su ortamlarından veya nehirler ve kanallar gibi akım ortamlarından su almak için kullanılan yapılara su alma yapıları denilmektedir. Küçük ölçekli su alma yapıları genellikle dairesel en kesite sahip boru tipindedir. Su alma yapılarının tasarımında dikkate alınması gereken iki önemli konu vardır. Bunlar, su alma ağızlarının üzerinde su yüzeyinde meydana gelen hava çekirdekli çevrintiler yoluyla ağza hava girişi ve ağızlara taban veya askıdaki sedimentin sürüklenmesidir. Her iki olay da su alma yapılarının verimli çalışmasını engellemektedir. Bu olguları araştırmak için su alma yapılarının yakınlarındaki hız dağılımlarını bilmek gerekir. Bu çalışmada, ağız geometrisinin ölü-son duvarına sahip bir kanaldan su alan ağızların membasındaki hız dağılımları üzerindeki etkisi hem teorik hem de sayısal olarak incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Teorik analizde, su alma yapılarının yakınlarındaki hız dağılımını bulmak için önceki çalışmalarda da kullanılan potansiyel akım çözümü kullanılmıştır. Sayısal araştırma için, hesaplamalı akışkanlar dinamiği modeli önce dairesel kesitli su alma ağzına ait mevcut deneysel verilerle kalibre edilmiş ve daha sonra gerek akım sınırlarının etkisi olmadığı gerekse kanal tabanı ve yan duvarı etkilerinin olduğu durumlara ait analizler farklı ağız geometrileri (enin yüksekliğe oranı 4, 2, 1/4, 1/2 olan dikdörtgenler, kare, 45⁰ döndürülmüş kare, eşkenar üçgen, 180⁰ döndürülmüş eşkenar üçgen, eşkenar dörtgen ile 90⁰ döndürülmüş eşkenar dörtgen) için gerçekleştirilmiştir. Teorik ve sayısal sonuçlar, ağız geometrisinin ağızların çevresindeki hız dağılımı üzerindeki etkisinin büyük olduğunu, ancak ağızdan olan mesafe arttıkça bu etkinin ortadan kalktığını göstermiştir. Büyük en/yükseklik oranlarına sahip dikdörtgensel ağızlar için, eş-hız eğrileri dairesel ağzın sonuçlarından farklı hale gelirken, kare, eşkenar dörtgen ve üçgen ağızların davranışları dairesel ağza benzemiştir. Ayrıca, akım sınırı etkilerinin eş-hız eğrilerinin şeklini bozduğu ve sınır etkisi olmayan duruma kıyasla sınırlardan uzak bölgede daha büyük hızlar oluşturduğu da gösterilmiştir. Ayrıca, sayısal ve teorik sonuçlar arasındaki uyum tatmin edici bulunmuştur.