SU ALMA AĞZI AKIMI ETKİSİNDEKİ TABAN SEDİMENTİ TANESİNİN HAREKETE BAŞLAMA KOŞULLARININ VE AĞIZ MEMBASINDAKİ HIZ DAĞILIMININ İNCELENMESİ

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: EFE BARBAROS

Danışman: Kerem Taştan

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, dikdörtgen bir kanaldaki ölüson duvarından yatay olarak su alan bir su alma ağzı akımı etkisi altında, kanal tabanında bulunan küresel bir sediment tanesinin harekete başlama koşulları deneysel ve teorik yöntemlerle araştırılmıştır. Su alma ağzının ölüson duvarına ve kanal tabanına olan mesafeleri ile densimetrik Froude sayısının tane hareketinin başlangıcına etkileri ortaya konulmuştur. Tanenin akıma dik net izdüşüm alanının yüzdesi olan yerleşim katsayısının, tanenin harekete başlamasında belirleyici bir etkiye sahip olduğu; benzer yüzey alan katsayılarına sahip tanelerin, farklı çaplarda olsalar dahi benzer davranış sergilediği belirlenmiştir. Su alma ağzının tabandan uzaklaştırılmasının, özellikle ağza yakın bölgelerde tane hareketi için gerekli debiyi önemli ölçüde artırdığı, ancak bu etkinin ağızdan uzak konumlarda giderek azaldığı görülmüştür. Benzer şekilde, ağız ile ölüson duvarı arasındaki mesafenin artmasının da gerekli debiyi arttırdığı; ancak bu etkinin, söz konusu mesafenin yaklaşık olarak bir ağız iç çapı mertebesini aşmasının ardından belirgin biçimde azaldığı tespit edilmiştir. Tane hareketinin teorik incelemesinde, taneye etki eden sürükleme, kaldırma ve ağırlık kuvvetleri ile bu kuvvetleri belirleyen parametreler ve akımın türbülanslık derecesi değerlendirilmiştir. Su alma ağzının kanal tabanına olan mesafesi arttıkça veya tanenin ağza göre daha uzak konumlarda yer alması durumunda, türbülansın tane hareketi üzerindeki etkisinin azaldığı görülmüştür. Tane hareketinde hız gradyanına, Magnus etkisine ve su alma ağzının düşey hız bileşenine bağlı üç kaldırma kuvveti bileşeni değerlendirilmiş; bunlar arasında dönme kaynaklı Magnus kuvvetinin en baskın etkiye sahip olduğu ve hareket başlangıcında belirleyici rol oynadığı belirlenmiştir. Ayrıca, su alma ağzı membasındaki hız dağılımları ve bu dağılımlar üzerindeki sınır etkileri hem deneysel hem de sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Ağzın tabana olan düşey mesafesindeki değişim, merkez çizgisindeki hızı yaklaşık %38; ölü son duvarına olan yatay mesafesindeki değişim ise yaklaşık %23 oranında etkilemiştir. Boyuna ve yatay hız bileşenleri genel olarak simetrik bir dağılım sergilerken, ağızdan uzaklaştıkça sınır etkileri zayıflamış ve farklı deney düzeneklerinin hız profilleri birbirine yaklaşmıştır. Sınır etkilerinin en belirgin gözlendiği bileşen düşey hızdır. Hız profilleri için geliştirilen ampirik eşitliklerin, belirtilen kullanım aralıklarında akım sınır şartlarını da kapsayacak biçimde profillerin davranışını güvenilir şekilde yansıttığı ve FLOW-3D HYDRO sayısal sonuçlarının deneysel verilerle yüksek uyum gösterdiği görülmüştür.