Kararsız akımlarda taban malzemesi taşınmasının deneysel ve nümerik araştırılması

Bu çalışmada zamana bağlı akımlarda sürüntü maddesi taşınmasını araştırmak için DEÜ Hidrolik Laboratuarında kapsamlı bir deney sistemi tasarlanmış ve inşa edilmiştir. Zamanla değişmeyen kararlı akım şartlarındaki deneyler hem hareketsiz hem de hareketli taban üzerinde gerçekleştirilmiştir. Zamana bağlı olarak değişen kararsız akım deneyleri, yükselme ve alçalma süreleri 15 saniye ile 120 saniye, taban akış debisi 12.0 lt/sn ile 30.3 lt/sn ve pik debisi 53.5 lt/sn ile 89.9 lt/sn arasında değişen çeşitli hidrograflar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Taban malzemesi kanalın mansabında bulunan sepetlerle toplanmıştır. Taban malzemesi hareketi görüntü işleme tekniği ile analiz edilmiştir.Taban malzemesinin harekete geçişi ile ilgili kritik nokta teorik yaklaşımlar ile incelenmiş ve zamanla değişmeyen kararlı akım şartlarındaki deneylerle elde edilenler ile karşılaştırılmıştır. Zamanla değişmeyen ve zamanla değişen akım şartlarındaki deneylerle elde edilen taban malzemesi yükü, literatürde verilen ampirik denklemler ile karşılaştırılmıştır. Mevcut ampirik bağıntılardan en uygun olanları belirlenmiştir.Görüntü işleme tekniği ile yapılan analizde, tüm hidrograf boyunca ortalama dane hızı incelenmiştir. Kamera kayıtlarına göre, taban malzemesi hareketi kesikli ve dalgalıdır. Zamansal gecikme analizinde, video kayıtlarından elde edilen boyutsuz taban malzemesi yükü ile boyutsuz kayma gerilmesi karşılaştırılmıştır. Bu parametreler arasında bir histerisiz görülmemiştir. Kanal sonundaki sepetlerle ölçülen taban malzemesi yükü malzemesinden elde edilen boyutsuz taban malzemesi yükü ile elde edilen boyutsuz kayma gerilmesi karşılaştırıldığında ise bu parametreler arasında bir histerisiz olduğu görülmüştür.Akımın sürekliliği ve taban malzemesinin sürekliliği için verilen bir boyutlu kısmi diferansiyel denklemler ile momentum diferansiyel denklemi sayısal olarak çözülmüştür. Deneysel ve sayısal sonuçlar arasında kabul edilebilir bir uyum gözlenmiştir.