PROF. DR. MUSTAFA GÖĞÜŞ

Scale effects on the formation of vortices at intake structures Su alma yapıları önündeki vortekslerin oluşumuna ölçek etkileri

Bu çalışmada yatay ağızlı su alma yapılarında oluşan hava girişli vorteksler üzerindeki olası model ölçeği etkileri incelendi. Model ve prototiplerdeki yatay ağızlı su alma yapılarında oluşan vortexin başlangıcını etkileyen boyutsuz temel parametreler boyut analizi ile ortaya konuldu. Büyük bir rezervuara yerleştirilmiş dört farklı çaptaki su alma ağzı ile deneyler gerçekleştirildi. Model ve prototipler üzerinde sabit Froude sayısı altında kritik batıklık oranının diğer boyutsuz parametrelerle ilişkisi incelendiğinde, kritik batıklık oranının model büyüklüğü oranı ve bunun doğal bir neticesi olan yan duvar yakınlık oranı ile Reynolds sayısındaki farklılıklardan etkilendiği görüldü. Yan duvar yakınlığının yaklaşık 6′ dan büyük olduğu durumda etkisiz olduğu gözlendi. Buna ek olarak viskoz kuvvetlerin, vorteks akışını etkilemediği Reyolds sayısı limitinin artan Froude sayısı ile yükseldiği tespit edildi. Deneylerde elde edilen veriler sonucunda kritik batıklık oranını Froude sayısı, yan duvar yakınlığı ve Reynolds sayısının bir fonksiyonu cinsinden ifade eden deneysel bir bağıntı bulundu.

Hydraulics of circular bottom intake orifices Dairesel kesitli tabandan su alma orifislerinin hidroliği

Bu çalışmada dairesel kesitli tabandan su alma orifislerinin hidroliği laboratuvarda inşa edilen bir hidrolik modelde deneysel olarak araştırılmıştır. Bunun için, farklı çapta dairesel orifisler bir su kanalının tabanına yerleştirilmiştir ve bu orifisler çok miktarda değişik akım şartlarında test edilmişlerdir. Çapı, kanal tabanındaki yeri ve eğimi bilinen bir orifisten geçen su debisi ölçülmüştür ve bunun değeri kanaldan geçen debi ve su derinliği ile birlikte kayıt edilmiştir. Orifislerin çap, yer ve eğim gibi değişkenlerinden bir veya birkaçı, deneylerde değiştirilmiştir. Elde edilen verilerden, orifislerin debi katsayıları, CD, ve bunların, orifislerin çapları ve kanal tabanındaki yerleri ile değişimleri tespit edilmiştir. Benzer deneyler eğimli kanal tabanına yerleştirilen orifislerle de tekrarlanmış ve kanal taban eğiminin debi katsayısına, CD, ve boyut analizinden elde edilen diğer katsayıya, K, etkisi araştırılmıştır. Katsayılar, CD ve K, ve diğer boyutsuz değişkenler arasındaki ilişki grafiksel olarak sunulmuştur. Bu grafikler kullanılarak, toplam debisi bilinen ana kanaldan; çapı, yeri ve eğimi bilinen bir dairesel delikli su alma orifisiyle alınabilecek su miktarını bulmak için gerekli, debi katsayısı, CD ve diğer katsayı, K belirlenebilir. Çok sayıdaki dairesel kesitli su alma orifislerinin yukarıda belirtilen debi katsayıları üzerindeki etkileri de bu çalışma kapsamında araştırılmıştır.

Hydraulic characteristics of tyrolean weirs Tirol tipi savakların hidrolik karakteristikleri

Tirol tipi su alma yapıları hidroelektrik santrallerine su iletmek için dağlık bölgelerdeki akarsularda sıkça kullanılır. Bu tip yapılar ile ilgili en önemli konu hidrolik sisteme girecek olan su ve katı madde miktarıdır. Sisteme alınan su miktarının tasarım debisinden daha küçük olmaması, katı madde miktarının da minimumda tutulması gerekir. Bu çalışmada, Tirol tipi bir savağın fiziksel modeli Hidromekanik Laboratuarı’nda inşa edildi ve çeşitli bileşenlerinin boyutları değiştirilerek; ıslak ızgara uzunluğu, ızgara eğiminin açısı ve ızgara parmaklıklarının arasındaki açıklık; sisteme giren su ve su ile beraber giren katı madde miktarı pek çok farklı debi için ölçüldü. Deneyler iki aşamada yapıldı. İlk aşamada deneyler sadece su ile ikinci aşamada ise su ve katı madde ile yapıldı. Sistemin değişkenlerine boyut analizi uygulanarak debi katsayısı ve sistemin ana kanaldan su alabilme yeterliliği için boyutsuz terimler tanımlandı ve bunların ilgili parametrelerle değişimleri çizildi. Elde edilen bu grafikler kullanarak, koşulları belirli bir akarsudan geometrisi belli bir Tirol tipi savakla alınabilecek su miktarı hesaplanabilir.

Design of settling basins and related problems encountered in practice Çökeltim havuzlarının projelendirilmesi ve bunlarla ilgili olarak uygulamada karşılaşılan problemler

Çökeltim havuzları, genelde hidroelektrik santrallerde kullanılmak üzere nehirlerden, içinde katı madde bulunmayan suyun elde edilmesi için kullanılan hidrolik yapılardır. Çoğunlukla ince katı malzemeler bu havuzların içinde tutulur ve havuzlarda toplanan bu malzemeler zaman zaman yıkanarak uzaklaştırılır. Bir çökeltim havuzunun yanlış olarak projelendirilmesi durumunda bir çok problem ile karşılaşılır. Çökeltim havuzlarının hidrolik analizi üzerine kurulan bu çalışmada, literatürde mevcut olan çökeltim havuzu projelendirme metotları gözden geçirildi. Türkiye?de inşaa edilmiş olan bazı çökeltim havuzları incelenerek bunların işletmeleri sırasında karşılaşılan problemler tespit edildi. Laboratuvarda imal edilen bir çökeltim havuzu modelinde, iki farklı sediment, kuvars ve silis, farklı çap gruplarında kullanılarak bir seri deneyler yapıldı. Bu deneylerde sedimentlerin maksimum çökelme mesafeleri farklı eşik yüksekliklerinde ölçüldü. İlgili parametreler boyutsuz hale getirilerek aralarındaki ilişkiler grafikler halinde sunuldu.

Incipient motion of coarse solitary particles İri katı maddelerin akım içerisinde ilk harekete geçişi

Bu çalışmada farklı özgül ağırlık ve şekillere sahip iri katı maddelerin akım içerisinde ilk harekete geçişleri incelenmiştir. Deneyler boyunca net çalışma uzunluğu 12 m olan, eğimi değiştirilebilen, dikdörtgen kesitli bir kanal kullanılmıştır. Kanalın eğimi ve kanaldaki debi harekete geçişi belirleyen temel değişkenlerdir. Deneylerde, çimento ve çimento – demir tozunun belirli oranlarda karıştırılmasıyla elde edilmiş taneler ve bunların hemen arkasına yerleştirilen çeşitli yüksekliklerde hareketi engelleyici elemanlar kullanılmıştır. Teorik analizlerden elde edilen boyutsuz hidrolik parametreler arasında ilişkiler kurulmuştur. Akım derinlikleri boyunca hız profilleri ölçülmüş ve kritik duruma karşı gelen akım şartları, kritik akım hızı ve kritik kayma gerilmesi hızı cinsinden ifade edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen neticeler literatürdeki benzer çalışmaların sonuçları ile karşılaştırılmıştır.

Initiation of motion of coarse solitary particles on rough channel beds İri katı danelerin pürüzlü açık kanalda yataklarında ilk harekete geçişi

Bu çalışmada farklı pürüzlülük seviyelerine sahip kanal yatağı üzerinde iri katı danelerin akım içerisinde ilk harekete geçişleri deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler çalışma boyu 12 m olan ve eğimi değiştirilebilen, pürüzlü zemini en az 2 katman aynı büyüklükteki iri malzeme ile oluşturulmuş dikdörtgen kesitli kanalda gerçekleştirilmiştir. Kanalın pürüzlülük malzemesi 3 sefer değiştirilmiştir. Kanal eğimi ve debi belirli danenin harekete geçmesindeki iki temel unsurdur. Deneylerde kullanılan yapay malzemeler çimento ve demir tozunun belirli oranlarda karıştırılması ile elde edilmiştir. Teorik analizden elde edilen boyutsuz hidrolik parametreler arasında ilişkiler kurulmuştur. Akım derinlikleri, hız profilleri ve harekete geçiş durumuna karşı gelen akım şartları, kritik akım hızı ve kritik kayma gerilmesi cinsinden belirtilmiştir. Elde edilen sonuçlar önceki çalışmaların sonuçları ile karşılaştırılmıştır.

Effect of hydraulic parameters on the formation of vortices at intake structures Hidrolik parametrelerin su alma yapılarında girdapların oluşumuna etkisi

Bu deneysel çalışmanın amacı, yatay su alma yapılarında sistemin içine hava çeken girdapların oluştuğu hidrolik şartların araştırılması ve bu tip girdapların önlenebilmesinde kullanılabilecek girdap önleyici düzeneklerin test edilerek belirlenmesidir. Bu sebeplerden dolayı, su alma borusuna bağlı yüksek güçte bir pompa ve 3.10 m x 3.10 m x 2.20 m boyutlarında bir rezervuarı olan deney düzeneğinde seri deneyler yapıldı. Su alma borusunun girişinde farklı değerlerde duvar aralıkları oluşturabilmek için rezervuarın içinde beton duvarlar arasında pleksiglastan yerleri değiştirilebilen hareketli duvarlar yerleştirildi. Altı farklı çapta boru; 5 cm, 10 cm, 14.4 cm, 19.4 cm, 25 cm ve 30 cm, rezervuarın ön yüzünün orta alt kısmına sıra ile yatay olarak monte edildi ve her birisi ile yapılan deneylerde gerekli olan debiler geniş bir aralıkta pompa ile rezervuardan temin edildi. Simetrik akım şartlarında ve boru alt kotu ile rezervuar taban kotu aynı seviyede tutularak, deneyler her bir boru ile tek tek yapıldı ve gözlenen ?kritik batıklık derinlikleri? ölçüldü. Bazı debilerde, su alma borusunun hemen üstüne, girdabı önlemek için yatay plakalar monte edilerek bunların performansları araştırıldı. Ölçülen kritik batıklık derinlikleri boyutsuz yapılarak ilgili boyutsuz parametrelerle ilişkilendirildi ve ampirik denklemler çıkarıldı. Bu denklemler literatürde mevcut olan benzer bağıntılarla karşılaştırıldı ve bunların birbirine uyumlu oldukları tespit edildi.

Effects of collars on local scour around semi-circular end bridge abutments Köprü kenar ayaklarına yerleştirilen plakaların yarı dairesel kenar ayaklar etrafındaki yerel oyulmaya etkisi

Büyük taşkınlar sırasında köprü orta ve kenar ayakları etrafındaki yatak malzemesi aşınmakta ve köprüler zarar görmektedir. Bu hasarlar çoğu zaman onarılamaz boyutlara ulaşabilmekte, sonuç olarak can ve mal kayıplarına neden olabilmektedir. Bu tez çalışmasında, temiz su oyulması koşulu altında köprü kenar ayakları etrafında oluşan oyulmalar ve bu oyulma derinliklerinin azaltılması için yerleştirilen plakalar incelenmiştir. Deneyler, dikdörtgen bir kanalda, d50=1.50 mm olan oldukça üniform ve kohezyonsuz yatak malzemesi kullanılarak 3’er saatlik periyotlarla yapılmıştır. Kanal yapısı, 28.5 m uzunluğunda ve 1.5 m genişliğindedir. Kanalda deneylerin yapıldığı kısım, 5.8 m uzunluğunda olup, 0.48 m derinliğinde oyulabilir yatak malzemesi ile doldurulmuştur. Bu tez çalışması için 60 deney yapılmış olup, deneylerde köprü kenar ayakları, etraflarına plaka yerleştirilmeden; daha sonra ise değişik boyutlarda farklı derinliklerde plakalar yerleştirilerek test edilmiştir. Plakalar yerleştirildiğinde, kenar ayaklar etrafındaki oyulmaların formasyonları değerlendirilerek, plakaların verimleri gözlemlenmiştir. Deney sonuçları, Doğan’ın (2008) ve Kayatürk’ün (2005) deneysel çalışmaları ile sediment tane büyüklüğü, kenar ayak şekli ve su derinliği açısından kıyaslanmış, bu etmenlerin yatay plakaların oyulmaya karşı gösterdiği davranışlar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Deneyler sonucunda, kenar ayak boyu sabit tutulup plaka genişliği arttıkça ve plaka daha derinlere yerleştirildikçe oyulma derinliğinde azalma olduğu gözlenmiştir. Mevcut tez çalışması önceki iki çalışma ile kıyaslanırken, sediment çapının ve su derinliğinin, plakaların oyulma derinliğini azaltma performansları üzerinde kayda değer bir etkisi olmadığı sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Oyulma, Yarı Dairesel Köprü Kenar Ayakları, Plakalar, Oyulma Tedbirleri