İtki Dalgalarının Oluşumunda Ölçek Etkisi, Hareket Süresi ve Çarpma Hızının Model Deneyler ve 3 Boyutlu Nümerik Simülasyonlarla Değerlendirilmesi

Murat KARAHAN; Hakan ERSOY; Tuğçe ANILAN

Makale detayları

İtki Dalgalarının Oluşumunda Ölçek Etkisi, Hareket Süresi ve Çarpma Hızının Model Deneyler ve 3 Boyutlu Nümerik Simülasyonlarla Değerlendirilmesi

Yazarlar:

Murat KARAHAN | Hakan ERSOY | Tuğçe ANILAN

Yayıncı:

Gumushane University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Gümüşhane University Journal of Science and Technology 2020 Vol.10 Issue 2, pp.514-525

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

4/2020

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000470203

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2146-538X

pISSN:

2146-538X

Özet:

 


Impulse waves occur as a result of natural geological events such as
landslides, rock falls, avalanches, rubble and mudflows in dam or lake areas.
The celerity and height of the formed wave depends on the impact velocity of
the mass moving into the water. The impact velocity depends on the slope, the
location of the sliding materials, and their physical and mechanical
properties. The characteristics of the impulse waves can be determined by
numerical and empirical approaches as well as by hydraulic models. In this
study, the scale effect and the slide impact velocity were modeled using
different methods and the results obtained were compared. A hydraulic model,
which was made of a pool of 0.4 m3 volume, loading ramp, high speed camera, and
water as fluid, was designed to carry out the physical experiments within the
scope of the study. The time it takes for the fluid to reach the bottom of the
pool, the impact velocity of the fluid and the wave height were calculated for
various ramp angles. The
same model has been defined in different scales (0.1x, 1x, 10x, 100x, 1000x)
using FLOW-3D program that performs 3-dimensional numerical analysis. Analysis
were carried out using different density fluids (800-2000 kg/m3),
and values of free surface elevation were determined. The parameters defined
using the numerical and hydraulic model were also determined using empirical
relationships.  According to the results obtained from the
numerical studies, it has been determined that the results obtained are not affected by the scale regardless of the scale
of the hydraulic model. It has been determined that the difference between
water celerity, impact velocity and maximum wave height values determined
between all 3 methods varies between 2-3%. The results showed that the scale
effect is insignificant for simple reservoirs and for short distances and
empirical relationships may be sufficient for the calculations.

.

 


İtki dalgaları, baraj veya göl alanlarında heyelan,
kaya düşmesi, çığ, moloz ve çamur akması gibi doğal jeolojik olayların
tetiklemesi sonucu meydana gelmektedir. Oluşan dalganın hızı ve yüksekliği
yamaç boyunca eğim aşağı hareket eden kütlenin suya çarpma hızına bağlıdır.
Çarpma hızı ise yamaç eğimine, hareket eden kütlenin konumuna, fiziksel ve
mekanik özelliklerine bağlıdır. İtki dalgalarının özellikleri, sayısal ve
ampirik yaklaşımlarla belirleneceği gibi hidrolik modellerle de
belirlenebilmektedir. Bu çalışmada ise ölçek etkisi ve hareket eden kütlenin
suya çarpma hızları farklı yöntemler kullanılarak modellenmiş ve elde edilen
sonuçlar karşılaştırılmıştır. Çalışma kapsamında tasarlanan bir hidrolik model
üzerinde fiziksel deneyler yapılmış, 0.4 m3 hacimli bir havuz, yükleme
rampası, yüksek hızlı kamera ve akışkan olarak su kullanılmıştır. Farklı rampa
açılarında hareket eden suyun havuz tabanına ulaşma süresi, çarpma hızı ve
havuzda oluşan dalga yüksekliği değerleri hesaplanmıştır. Aynı model, 3 boyutlu
nümerik çözümleme yapan FLOW-3D programı kullanılarak farklı ölçeklerde
tanımlanmış (0.1x, 1x, 10x, 100x, 1000x), farklı yoğunlukta akışkanlar
(800-2000 kg/m3) kullanılarak çözümleme yapılmış ve serbest su
seviyesi yükseklikleri tespit edilmiştir. Nümerik ve hidrolik model
kullanılarak tanımlanan parametreler ampirik ilişkiler kullanılarak da
belirlenmiştir. Yapılan nümerik çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre
hidrolik model hangi ölçekte olursa olsun elde edilen sonuçların ölçekten
etkilenmediği tespit edilmiştir. Her 3 yöntem kullanılarak belirlenen, su
hareket hızı, çarpma hızı ve maksimum dalga yüksekliği değerleri arasındaki
farkın %2-3 arasında değiştiği tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar basit
rezervuarlar için ve kısa mesafeler için ölçek etkisinin önemsiz olduğunu ve
hesaplamalarda ampirik ilişkilerin yeterli olabileceğini göstermiştir.


.

Makale detayları

İtki Dalgalarının Oluşumunda Ölçek Etkisi, Hareket Süresi ve Çarpma Hızının Model Deneyler ve 3 Boyutlu Nümerik Simülasyonlarla Değerlendirilmesi

Yazarlar: Murat KARAHAN | Hakan ERSOY | Tuğçe ANILAN

Yayıncı: Gumushane University

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: Gümüşhane University Journal of Science and Technology 2020 Vol.10 Issue 2, pp.514-525

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 4/2020

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2000470203

Sıklık: Üç Aylık

eISSN: 2146-538X

pISSN: 2146-538X

Sayı

Yazarlar:

Murat KARAHAN | Hakan ERSOY | Tuğçe ANILAN

Yayıncı:

Gumushane University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Gümüşhane University Journal of Science and Technology 2020 Vol.10 Issue 2, pp.514-525

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

4/2020

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000470203

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2146-538X

pISSN:

2146-538X