Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN Tarım Makinaları Bölümü AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 8 Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN Tarım Makinaları Bölümü

Hidrolikçe En Uygun Kesitin Hesaplanması Hidrolikçe en uygun kesit, A kesit alnındaki kanal için en büyük hidrolik yarıçapı sağlayacak geometrik şekildir. En uygun kesit dendiğinde sürtünmelerin en az olacağı bir kesit anlaşılır.

Sürtünmeler ıslak çevrede oluştuğu için ıslak çevresi en küçük olan geometrik şekli en uygun olarak tanımlayabiliriz. Bu şeklin daire yada yarım daire olduğunu biliyoruz. Yapım güçlükleri nedeniyle yamuk ve dikdörtgen kanalların daire veya yarım daire kesitli kanallara göre daha yaygın olduğu bilinmektedir.

Yamuk Kanallarda En Uygun kesit Yamuk kanalda en uygun kesiti ararken su derinliği, taban genişliği ve şev eğimleri için en uygun değerlerin bulunması anlaşılmaktadır.

Genelde şev eğimleri toprak ve beton kanallar için bellidir. Bu durumda kanal kesit alanı (h) su derinliği ve (b) taban genişliğine bağlıdır.

A= h ( b + mh) taban genişliği eşitliği b= A/h – mh Uygun kesit olabilmesi için ıslak çevrenin en küçük olması gerekir.

. Islak çevrenin en küçük olması için eşitliğinde (A) sabit tutularak (h) su derinliğine göre türevinin sıfıra eşit olması gerekir.

. türevini (A) kesit alanı için çözersek

en uygun hidrolik yarıçap değeri de hesaplanabilir. R = A / P Trapez kesitli kanallar için En uygun hidrolik yarıçap

Dikdörtgen Kanallarda En Uygun kesit A= b h P= b + 2h b= a/h P= A/h + 2h

Eşitlik (h) için çözümlenirse dikdörtgen şekilli kanallar için en uygun derinlik bulunur. En uygun taban genişliği eşitliği için bh=2 h2 b= 2 h (dikdörtgen şekilli kanallar için en uygun genişlik)

Bu eşitliklerden yararlanarak en uygun hidrolik yarıçap aşağıdaki şekilde hesaplanır. P= b + 2h = 2h + 2h = 4 h R= A/P = 2 h2 / 4 h = h/2 dikdörtgen kesit için en uygun hidrolik yarıçap derinliğin yarısı kadardır. dikdörtgen şekilli kanallar için en uygun derinlik

Özgül Enerji Ve Kritik Derinlik Açık kanlarda yüksek hızlı ve görece derinliği küçük olan “hızlı akım” veya “sel akımı” düşük hızda görece derinliği büyük olan “ yavaş akım” veya “ nehir akımı” olarak adlandırılmıştı. Bu akımları daha iyi anlamak için “ özgül enerji” kavramı kullanılmaktadır. E = h + V2/2g

Kritik derinliğin hesaplanması Debiyi en büyük yapan (h) değerini veren eşitliktir. Bu yolla elde edilen derinlik “kritik derinlik” olarak adlandırılır. hC= 2/3 E

Eşitlik ile elde edilen bu değer kritik derinlikte elde edilen debidir Eşitlik ile elde edilen bu değer kritik derinlikte elde edilen debidir. Bu debi o özgül enerji için en büyük debidir. Bu debiye de “kritik debi” denilmektedir. Bu debiyi gerçekleştiren hız için “kritik hız” tanımı kullanılabilir. Eşitlik (7.28) ve (7.33) yardımıyla kritik hız için aşağıdaki eşitlik yazılabilir. 3/2h= h + V2/2g hC/2 = V2C/2g

Dikdörtgen kesitli kanalda kritik derinlik eşitliği [q = Q/ b ] Kanal içerisinde ölçülen derinlik, hesaplanan kritik derinlikten daha büyükse bu akımı “nehir rejimi” olarak tanımlarız. Ölçülen derinlik, hesaplanan kritik derinlikten küçükse bu akımı da “sel rejimi “olarak tanımlarız.

Yamuk Kesitli Kanallarda Kritik Derinlik ve Kritik Hız