Kararsız akış koşulları altında yumurta-kesitli atıksu borularının hidrolik performansı

Abstract

Boru hatları çeşitli amaçlarla kullanılabilmektedir ve petrol, doğal gaz,genellikle sıvı maddelerin taşınmasında, petrol, doğalgaz, sıvı ve gaz iletimi veözellikle içme suyunun ve kanalizasyonun taşınmasında kullanılmaktadır. Çeşitlimalzemelerde üretilen boru hatları kullanım amacına bağlı olarak birçok sektördefaaliyet göstermektedir. Atıksu boru hatları yerleşim yerlerindeki kullanılmış sularıntoplanması, uzaklaştırılıp uygun arıtma tesislerine iletimi ve bu tesislerden de birincilve ikincil arıtma sonrası uygun alanlara deşarjının yapılmasını sağlayan tesislerdir.Bu çalışmada, atık-su sistemlerinde yumurta kesitli boru hatlarının akışperformanslarının arttırılması amacına yönelik olarak faaliyetler konuedinilmektedir. Hidrolik performans parametrelerine göre değerlendirilerek üç farklıfazda akış olması durumları, basınçlı/serbest yüzeyli, farklı sediment tabanlı, kararlıya da kararsız akım, üretim malzemeleri ile analitik ve nümerik olarak modellenmesigerçekleştirilmiştir. Bu modellemeler sonucunda, atıksu boru hatlarının hidrolikperformans değerlendirmesi yapılmış ve farklı hidrolik hesaplamalara dayalı akışmodelleri ile elde edilenler kıyaslanmıştır.Çalışma sonuçlarına göre serbest yüzeyli akışlarda akışkan hız değerlerininyüksek olması sebebi ile PVtop (toplam performans değeri), basınçlı akışlara göredaha yüksek hidrolik performans göstermektedir. Sediment konsantrasyon Rkorelasyon hesaplarına göre en iyi hidrolik performans Durum 1 olup, Durum 2 veDurum 3 birbirine yakın, Durum 4 ün daha düşük performans gösterdiğigörülmüştür. Bu durumda basınçlı boru hatlarının R korelasyon performanslarınındüşük, serbest yüzeyli boru kontrol kesitlerinde yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.Kesit farklılıklarından dolayı boru kontrol hacimlerinde farklı akış özelliklerisaptanmıştır. Farklı boyutlardaki kesitlerdeki akışkanların boru hattını geçmesürelerine göre ise çelik boruların beton borulara göre, yüksek eğimlerde, düzsediment tabanda, dalgalı sediment tabanlara göre daha iyi hidrolik performansgösterdiği saptanmıştır.Anahtar Kelimeler: STAR CCM+ yazılım doğrulaması ve geçerliliği, YumurtaKesitli Atıksu Akışı, Sonlu Hacimler Metodu, Atıksu, Atıksu borularının HidrolikPerformansı, Atıksuların kararsız akışı

Pipelines can be used for various purposes and are used for the transport ofoil, natural gas, generally liquid substances, oil, natural gas, liquid and gastransmission, and especially for the transport of drinking water and sewage. Pipelinesproduced in various materials operate in many sectors depending on the purpose ofuse. Waste-water pipelines are the facilities that collect the used water in thesettlements, transfer it to appropriate treatment facilities, and discharge it from thesefacilities to suitable areas after primary and secondary treatment.In this study, the activities aimed at increasing the flow performance of eggsection pipelines in wastewater systems are discussed. In hydraulic performanceevaluations, three different phases of flow, uniform or non-uniform flow conditions,analytical and numerical modeling were carried out. As a result of these models, thehydraulic performance of the wastewater pipelines was evaluated and the flowmodels based on different hydraulic calculations were compared.According to the results of the study, PVtop (total performance value) showshigher hydraulic performance than pressurized flows due to the high fluid velocityvalues in free surface flows. According to the sediment concentration R correlationcalculations, the best hydraulic performance is Case 1, Case 2 and Case 3 are closeto each other, and Case 4 has been seen to have lower performance. In this case, itwas concluded that the R correlation performances of the pressure pipelines werelow and high in the free surface pipe control sections. Due to the cross-sectionaldifferences, different flow characteristics were determined in the pipe controlvolumes. It has been determined that the steel pipes show better hydraulicperformance than concrete pipes, on high slopes, on flat sediment bases, and onwavy sediment bases, according to the passage time of fluids in different sizes ofcross-sections.Keywords: Verification and Validation of STAR CCM+, Egg-Shape WastewaterFlow, Volume of Fluid, Hydraulic Performance of Wastewater Pipes, Unsteady Flowof Wastewaters