Bitki Örtülü Kanalların Akım Özelliklerinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile Belirlenmesinde Yakın Duvar Davranışının Etkisi

Bu çalışmada bitki örtülü kanalların akım özelliklerinin sayısal olarak tahmin edilmesinde önemli parametrelerden biri olan yakın duvar davranışı yaklaşımlarının sonuçlara etkisi incelenmiştir. Bu amaçla sayısal çalışmalar, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) metodu ile analiz yapabilen Ansys Fluent yazılımı kullanılarak üç boyutlu, türbülanslı, sıkıştırılamayan ve kararlı akım koşullarında bitki örtülü dikdörtgen kesitli bir kanal için gerçekleştirilmiştir. Türbülans modeli olarak gerçekleşebilir k-ε (realizable k-ε) türbülans modeli kullanılmıştır. Sayısal çalışmalarda yakın duvar davranışı için farklı yaklaşımlar kullanılarak (standart duvar fonksiyonları, ölçeklenebilir duvar fonksiyonları, denge dışı duvar fonksiyonları ve geliştirilmiş duvar davranışı) kanaldaki hız dağılımları tahmin edilmeye çalışılmış ve sayısal çalışmalardan elde edilen sonuçlar literatürde yapılmış deneysel bir çalışmayla karşılaştırılarak en başarılı metot ortaya konulmuştur. Yapılan karşılaştırma sonucunda “geliştirilmiş duvar fonksiyonu” yaklaşımıyla kurulan sayısal çalışma en başarılı tahmin sonucu veren yaklaşım olmuştur. Ayrıca HAD analizi sonucunda elde edilen kanaldaki hız dağılımları verilerek, bitki örtülü açık kanal akımında hidrolik özellikler incelenmiştir. Kanal içerisinde bitkisiz bölgede minimum hızlar sadece kanal tabanında oluşurken maksimum hız ise y=14.1 cm yükseklikte su yüzeyinde V=0.051 m/s olarak hesaplanmıştır. Bitkili bölgede ise hızların kanal tabanı ve yüzeydeki yaprak yüzeylerinde sürtünmeden dolayı sıfır olduğu görülmektedir. Maksimum hız tabandan y=7.8 cm yükseklikte V= 0.041 m/s olarak gözlemlenmiştir. Bu çalışma, açık kanal akışının bitki örtüsüyle etkileşimini anlamak ve açık kanal sistemlerinin hidrolik performansını geliştirmek için önemli bilgiler sağlamaktadır.