Bilgisayar destekli su darbesi analizi ve Antalya deniz deşarjları örneği

Abstract

Basınçlı boru sistemlerinde su darbesi analizi adı ile anılan aşın yüksek ve düşük basınçların etüdü, sistemin projelendirilmesinde oldukça önemlidir. Boru hatlarında sıkışabilirlik etkilerinin önemsiz olduğu kararsız alama rijit su sütunu salınımı (surge) denir. Boru hatlarında debideki değişim vana veya pompa operasyonuna bağlı olup, kapanma yada açılma sonucunda bu yapılardan doğru boru hattı boyunca yayılacak basınç değişimi oluşur. Değişimlerin tedrici olarak kalması sağlanırsa, basıncın zamanla değişimi ve debi, akışkanın sıkıştırılamaz olduğunu varsayarak ve boru hattının elastik özelliklerini ihmal ederek problemlerin çözülmesi rijit su sütunu teorisi kullanılarak yapılabilir. Ani vana kapanması ya da pompanın durması durumunda, sonuç olarak sıvı kolonunda yavaşlama ve bunun sonucunda oluşan dalganın ön yüzeyi boyunca büyük basınç farklılıklarının meydana geldiği basınç salınımlarının oluştuğu görülür. Basınç dalgasının hızı sıvının sıkışabilmesine ve boru hattının elastikliğine bağlıdır ve bu nedenden dolayı bu parametreler çözüme dahil edilmelidir. Su darbesi analizinde, geçmişte, yaklaşık sonuçlar veren çeşitli analitik ve grafik metotlar kullanılmıştır. En çok kullanılan nümerik metot ise büyük olasılıkla kısmi diferansiyel denklemleri bir çift adi diferansiyel denkleme dönüştüren "karakteristikler metodudur". Bunlar nümerik formda ifade edildiğinde (sonlu fark) bilgisayarlarla programlanabilir hale gelir. Bugün süratle hesap yapan bilgisayarlardan yararlanılarak kararsız akımın diferansiyel denklemleri, sonlu farklar metodu ile, analitik olarak çözülebilmekte ve daha kesin sonuçlar elde edilebilmektedir. Bu çalışmada, su darbesi probleminin bilgisayar yardımı ile, değişik sınır şartlan altında analitik çözümünü ele alan matematik model ele alınmıştır.