AÇIK KANAL HİDROLİĞİ

Transkript

1 AÇIK KANAL HİDROLİĞİ Tanım : Serbest su yüzeyinin hava ile temas ettiği akımlardır. SERBEST YÜZEYLİ AKIMLAR Su yüzeyi atmosferle temas halindedir. Sıvı sadece atmosfer basıncı etkisindedir. Akımı sağlayan kuvvet, yerçekiminden doğan ağırlık kuvvetidir. Kanaldaki serbest su yüzeyi, piyezometre çizgisi ile aynıdır (piyezometrik yükseklik: h= P/ɣ). Akım, kanal taban eğimine göre gerçekleşir. Akım hızı (yönü ve büyüklüğü) kanal taban eğimine ( I o ) bağlıdır. Serbest Su Yüzeyinin eğimi, Enerji Çizgisinin eğimi ve kanal taban eğimi aynı olabilir veya olmayabilir. Üstü açık su yolları (kanallar). Üstü kapalı su yolları (tam dolu akmayan galeriler, tüneller, borular). Prizmatik Kanal : Enkesit geometrisi yatak boyunca değişmeyen kanaldır. n.erdem.unal@gmail.com 1

2 Serbest Yüzeyli Akımların Sınıflandırılması : h 01 h(x) 1 Üniform akım 2 Tedrici değişken akım 3 Ani değişken akım h 02 h Açık bir kanalın farklı kısımlarında oluşan akım türleri h=f(x) üniform olmayan akım X h üniform akım n.erdem.unal@gmail.com 2

3 1. Üniform Akımlar : Su derinliğinin akım doğrultusunda değişmediği akımlardır. Özellikler: 1.1. Akım doğrultusunda su derinliği değişmez Akım çizgileri düz ve birbirine paraleldir Basınç dağılışı hidrostatiktir Sürekli yük kayıpları, Yersel yük kayıplarından çok büyüktür ( h k s >> h k y ). 2. Değişken Akımlar 2.1. Tedricen Değişken Akımlar : Akım derinliğindeki değişiminin, çok uzun mesafede olduğu akımlardır. Özellikler: Akım doğrultusunda su derinliği uzun mesafelerde değişmektedir Akım çizgileri yaklaşık düz ve birbirine paralel Basınç dağılışı yaklaşık hidrostatik Sürekli yük kayıpları, Yersel yük kayıplarından çok büyüktür ( h k s >> h k y ) Ani değişken Akımlar : Akım derinliğindeki değişiminin, çok kısa mesafede olduğu akımlardır. Özellikler: Akım doğrultusunda kısa mesafelerde su derinliğinde büyük değişim olur Akım çizgileri eğriseldir Basınç dağılışı hidrostatik değildir Yersel yük kayıpları, sürekli yük kayıplarından çok büyüktür ( h k y >> h k s ) n.erdem.unal@gmail.com 3

4 Hidrolik Serbest Yüzeyli Akımlar INS-361 / DersNotu_H07 Tedricen Değişken Akımlarda Hareket Denklemi Permanan Akım Enerji Çizgisi J dx Iy Po Q dy da Ao Io yo Akım yönü (1) Po τo α W=ρg (2) z Yatay karşılaştırma düzlemi Akımın permanan olduğu dikkate alınırsa ve 2.mertebe terimler ihmal edilirse; Cidar kayma gerilmesinin birim boyda meydana gelen enerji kaybı ile değişimi n.erdem.unal@gmail.com 4

5 Enkesitte hız dağılışı ve geniş kanal kavramı Eşhız çizgileri Geniş kanallarda : kanal su derinliği, kabul edilebilir. n.erdem.unal@gmail.com 5

6 Serbest Yüzeyli Akımlarda Hız Formülleri CHEZY denklemi Manning denklemi Strickler denklemi n k Doğal akarsu yatağı 0,025-0, Beton cidarlar 0,012-0, Çelik cidar 0,010 0, Cam 0,008 0, Kaynaklar ÜNSAL, İstemi, Ders notları M.Sümer, İ.Ünsal, M.Bayazıt,Hidrolik, Birsen yayınevi. Ilgaz, C., Karahan, M.E., Bulu, A., Akışkanlar Mekaniği ve Hidrolik Problemleri, Çağlayan kitabevi, Munson, Young, Okiishi, Fundamentals of FLUID MECHANICS, Wiley. Tokgöz, Ali, Ders Notları n.erdem.unal@gmail.com 6