Experimental and Numerical Modeling of Head Over Broad Crested Weirs

Abstract

The cross section of an open channel is closed by a barrier, in order to measure and control to the flow. Weirs are one of the hydraulic structures, constructed fort his aim. Flow pass over the weir to the downstream. Weirs can be classified as sharped crested weirs, broad crested weirs and ogee spillways. Crest width of the broad crested weir is designed according to flow conditions on upstream, so, critical flow can be obtained throughout the crest. In this study, the effect of the broad crested weirs models, having different slopes, on the flow conditions, by experimental. Three different broad crested weirs were made and 41 head were measured for different discharge on each model. Numerical models, having the same conditions with the experimental models, were also done by ANSYS-FLUENT, computational fluid dynamics (CFD) software. Results of the experimental and numerical models were compared and it was seen that the results are consistent with each other.

Açık kanallarda akışın kontrol edilebilmesi ve ölçülebilmesi maksadıyla kanalın enkesiti bir engel yerleştirilerek kapatılır. Bu amaçla inşa edilen hidrolik yapılardan birisi de savaklardır. Akış, savak yapısı üzerinden mansaba geçer. Savaklar keskin kenarlı, geniş tepeli ve ogee savakları olarak sınıflandırılabilir. Geniş başlıklı savakların memba kısmındaki akım şartlarına bağlı olarak kret genişliği tasarlanmakta olup kret boyunca kritik akımın oluşması sağlanır. Bu çalışmada farklı şev açılarına sahip geniş başlıklı savak modellerinin akım üzerindeki etkileri deney ortamında incelenmiştir. Üç farklı geniş başlıklı savak modeli oluşturulmuş ve her bir modelde 41 farklı debi için savak yükü okuması yapılmıştır. Yapılan deneylerle aynı şartları sağlayan sayısal modeller, hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı olan ANSYS-FLUENT ile çözülmüştür. Deneysel ve sayısal modellerden elde edilen sonuçlar kıyaslanmış ve sonuçların oldukça uyumlu olduğu görülmüştür.