Newtonsal ve Newtonsal olmayan akışkanların açık kanal akış karekteristiklerimin deneysel ve sayısal incelenmesi

Bu tez, açık bir kanal içerisinde farklı engellerin Newton tipi ve Newton tipi olmayan akışkan akış dinamiği üzerindeki etkilerini araştırmaktadır. Deney, açık bir kanala (4 m uzunluğunda, 0.3 m yüksekliğinde ve 0.2 m genişliğinde) engellerin, dikdörtgen şekillerin, dikdörtgen kemerlerin, küplerin, silindirik ve dikdörtgen şekillerin yerleştirilmesini içermektedir. 0.0035 m3/s ile 0.0045 m3/s arasında değişen akış debileri 0, 1.0156 ve 1.406 eğimlerde test edilmiştir. Sayısal yaklaşım, giriş parametrelerinin ve sınır koşullarının doğru şekilde belirlenmesini sağlamak için deneyleri tamamlamıştır. Bu tez 5 Bölüm halinde düzenlenmiştir ve bölümlerin her biri aşağıda açıklandığı gibi bir çalışma dizisini açıklamaktadır. Bölüm 1, açık kanal akışına kısa bir genel bakış ve ilgili literatürün kapsamlı bir incelemesini sunarak tezi tanıtmaktadır. Bölüm 2'de deney düzeneği ve sayısal model hakkında bilgi verilmektedir. Bölüm 3, hız, su derinliği ve Froude sayılarının deneysel ve sayısal sonuçlarını karşılaştırarak Newton tipi akışkanın (su) sonuçlarını sunmaktadır. Bölüm 4'te Newtonsal olmayan akışkanların deneysel ve sayısal analizleri sunulmaktadır. Bölüm 5'te tüm sonuçlar değerlendirilmektedir.. Tezin sonuçları birçok önemli değerlendirmeyi ortaya koymaktadır. Örneğin, artan kanal eğimi ve debi, engel etrafında artan akış ayrılmaları nedeniyle engellerin hız profilleri üzerindeki etkisini artırır. Engellerin yakınında, daha dik hız gradyanları akış düzenlerinin hızlandığını ve yavaşladığını gösterir, bu da yerel türbülansa ve girdaplara yol açar. Engeller arasındaki boşluğun varlığı, taban ve duvarlar boyunca kayma gerilimini artırarak tortu taşınmasını ve erozyon süreçlerini etkiler. 0 eğimde, engellerin üzerinden geçerken sıvı hızı yüksek kalır. 0'den büyük eğimlerde, özellikle yüksek debilerde, yer çekiminin engel üzerindeki kontrolü, engelden sonraki hızların ve bazen engel önündeki hızların daha düşük olmasına neden olur. Kübik engel düzenlemeleri, engellerden önce büyük hız değişiklikleri üreterek kanal tabanındaki sınır tabakanın etkisini azaltır. Artan yerçekimi nedeniyle 0'den büyük eğimlerde duvara yakın hızlar azalır. Newtonsal olmayan akışkanlar, suya kıyasla daha düşük hız ve derinlik anizotropisi gösterir; bunun nedeni, daha yüksek kayma gerilimi ve daha yumuşak hız değişimleridir. Engeller akışın hızlanmasına neden olur, bu da merkezi bölge hızlarının daha yüksek olmasına ve engellerin kenarlarına yakın yerlerde daha düşük hızlara neden olur. Newtonsal olmayan akışkanlarda derinlik değişimleri daha az belirgindir ve azalma eğilimindedir. Derinliği yüksek akış hızlarına daha duyarlıdır ve suya göre artan eğimle daha dik bir azalma gösterir. Bu kapsamlı analiz, açık kanallardaki sıvı akışının karmaşık dinamikleri hakkında, mühendislik ve çevre uygulamaları için önemli sonuçlar doğuracak değerli bilgiler sağlar.