Theses supervised by Prof. Dr. Tamer Yılmaz
11 theses · Yıldız Technical University, Manisa Celal Bayar University
Gemi çarpışmasının nümerik yöntemlerle analizi ve simülasyonu
Gemi çarpışmalarıyla ilgili çalışmalar ilk defa 1959 yılından itibaren literatüre kazandırılmaya başlanmıştır. Önceleri çarpışma analizleri, deneysel ve analitik yaklaşımlar yardımıyla oluşturulan amprik yöntemlerle irdelenirken, günümüze kadar geçen sürede meydana gelen gerçek kaza verileri ve yapılan deneysel çalışmalar yeni yöntemler oluşturulmasını ve mevcut yöntemlerin geliştirilmesini sağlamıştır. Bunun yanı sıra; gelişen bilgisayar teknolojisi ve programlama teknikleri sayesinde analitik yöntemler yerini, ayrıntılı ve probleme özel güvenilir sonuçlar üreten sayısal çözümlere bırakmıştır.Çevresel ve hayati riskler dikkate alındığında gemi çarpışma analizlerine olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bu paralelde yeni yöntemlerin geliştirilmesi için yapılan çalışmalar kamu ve özel sektör tarafından teşvik edilmektedir. Özellikle denize kıyısı olan ülkelerinde desteğiyle iki önemli Avrupa Birliği Projesi başlatılmış ve neticelendirilmiştir. Diğer taraftan 50 yıldır düzenlenmekte olan ISSC kongresinde gemi çarpışmaları ve dip vurmayla ile ilgili ayrı bir bölüm yapılmaktadır.Yüksek lisans tez çalışmasında, standartlara göre hazırlanan iki gemi modelinin değişik senaryolara karşı çarpışma analizleri gerçekleştirilmiştir. 3D CAD modelleme işlemi SolidWorks 2009 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Pre-post ve sonlu elemanlar ağının oluşturulması için ise HyperMesh yazılımından faydalanılmıştır. Malzeme modeli tarifi, sınır şartlarının verilmesi ve analizin çözdürülmesi işlemleri için ise Ls-Dyna ticari yazılımı kullanılmıştır.Sonuçların doğrulanması ve güvenirliliğinin araştırılması için analitik yöntemlerden yararlanılmıştır. Nümerik yöntemler ile elde edilen analiz sonuçları ile analitik yaklaşım sonucu elde edilen sonuçlar örtüşmektedir.
Su altı patlaması altında gemi panelinin davranışının sayısal yöntemler ile incelenmesi ve optimizasyonu
Askeri amaçlı gemi inşaa sanayindeki hızlı gelişmelere paralel olarak, su altı patlama kaynaklı şok analizlerine olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Özellikle askeri amaçlı geliştirilen projeler gizlilik esasına dayandıkları için, yapı ile ilgili olan analiz ihtiyaçlarının milli imkanlar ile karşılanması son derece önem arz etmektedir. Bu doktora tezinde en temel gemi yapısal elemanları olan plak yapılarının su altı patlama kaynaklı şok yüklerine karşılık mukavemet analizleri gerçekleştirilmiştir. Patlama kaynaklı şok profili için yeni bir basınç fonksiyonu önerilerek, literatürde mevcut olan Cole basınç fonksiyonu ile kıyaslanmıştır. Anlık basınç yükü etkisi altındaki katmanlı kompozit bir plağın lineer olmayan dinamik denklemleri virtüel iş ilkesi kullanılarak elde edilmiştir. Geometrik nonlineerlik etkileri ince plaklar için von Kármán büyük yer değiştirmeler teorisi kullanılarak hesaba katılmıştır. Yer uzayı için yaklaşık bir çözüm kabul edilmiştir. Zaman uzayında lineer olmayan diferansiyel denklemleri elde etmek için Galerkin yöntemi kullanılmıştır. Bağlı ve lineer olmayan diferansiyel denklemlerin çözümü için MATHEMATICA yazılımı kullanılmıştır. Katman sayısı 3 olan kompozit plağın düzgün yayılı statik basınç yükü altındaki mukavemet ve hasar analizleri Tsai-Wu ve Tsai-Hill yaklaşımları ile Galerkin yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca; bir sonlu elemanlar çözücüsü olan NASTRAN yazılımı ile kompozit plağın sonlu eleman modeli oluşturularak statik analizler gerçekleştirilmiştir. Galerkin ve sonlu elemanlar yöntemiyle elde edilen plak orta noktası deformasyonları ve Tsai-Wu ile Tsai-Hill hasar indeksleri mukayese edilerek doğrulama gerçekleştirilmiştir. Sönümlü ve sönümsüz halde dikdörtgen kesitli kenarlarından ankastre mesnetli anlık basınç yüküne maruz 3 katmanlı kompozit plağın geometrik doğrusal olmayan dinamik analizleri benzer şekilde Galerkin ve Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Su altı patlaması sonucu oluşan anlık basınç yükü için Cole yaklaşımına göre şok basıncının plak üzerine ilk geldiği pik değeri ve basıncın eksponansiyel azaldığı ikinci kısmı daha iyi bir şekilde ifade eden basınç fonksiyonu önerilmiştir. Önerilen basınç fonksiyonu MATHEMATICA ve ANSYS yazılımları kullanılarak kompozit plağa dinamik bir şekilde tatbik edilmiştir. Suyun sönüm etkisinin incelenebilmesi ve önerilen basınç fonksiyonun doğruluğunun test edilebilmesi için MATHEMATICA yazılımı kullanılarak geliştirilen algoritma ile bir dinamik sonlu elemanlar çözücüsü olan LS-DYNA yazılımı sonuçları karşılaştırılmıştır. Sönümlü durumda basınç fonksiyonu plak boyutları olan x ve y ile plağın hızı olan w' bağlıdır. Bu durumda toplamda 3 değişken mevcuttur ve ANSYS yazılımı aynı anda 3 değişkenin tarif edilmesine izin vermemektedir. Bu nedenle sönümlü analizler için ankastre mesnetli çelik plak LS-Dyna yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. 40 gr TNT tipi patlayıcının suyun 0,15 m altında patlaması senaryosu analiz edilerek çelik plak üzerine etkiyen basıncın zamana bağlı değişimleri mukayese edilmişlerdir. Çelik plak tercih edilmesinin bir diğer sebebi ise literatürde çelik plağa ait deney sonuçlarının mevcut olmasıdır. Ramajeyathilagam K. vd çelik malzemeye sahip plaklar için patlama testlerini gerçekleştirmişlerdir, çelik plakların patlama analizleri LS-Dyna yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş ve deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Son bölümde su altı patlama yüklerine maruz katmanlı kompozit plakların çok amaçlı optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda; çok amaçlı genetik algoritma yaklaşımlarından olan Bastırılamayan Sıralamalı Genetik Algoritma yöntemi kullanılmıştır. Katmanlı kompozitlerin su altı patlama yüklerine karşılık dinamik çözümlerini yapan Galerkin programına optimizasyon algoritması eklenerek optimum kütle ve hasar indeksine (Tsai-Wu teorisine göre) sahip plak yapıları ve bunların dizilim açıları belirlenmiştir. 0,15 metre suyun altında 20 gr TNT patlamasına maruz 3, 5, 7 ve 9 katmanlı kompozit plakların su altı patlama kaynaklı şok yüklerine karşılık çok amaçlı (NSGA-II) optimizasyonları gerçekleştirilmiş ve elde edilen optimum çözümler için kütle değerleri ile hasar indeksleri hesaplanmıştır.
Gemi etrafındaki akışın hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi kullanılarak incelenmesi
Gemi insaa sanayindeki hızlı gelismeye paralel olarak, gemi model deneylerine olan talephızla artmaktadır. Gemi direncini tespit etme ve diger hidrodinamik özellikleri hakkında bilgisahibi olmak amacıyla deneysel çalısmalar yapılmaktadır.Günümüzde HAD teknikleri deneysel çalısmalara alternatif olarak ve/veya deneyselçalısmaları destekleyen yöntemler olarak gemi ve yat sanayinde sıkça kullanılır olmustur.Sunulan bu çalısmada gemi etrafındaki akıs hesaplamalı akıskanlar dinamigi yöntemikullanılarak incelenmistir. Gemi etrafındaki akıs serbest su yüzeyi modeli kullanılarakincelenmeye çalısılmıs ve elde edilen direnç degerleri deneysel sonuçlarla karsılastırılmıstır.Bu çalısmada gemilerde kullanılan bas itici pervanenin HAD analizi ve bir yelken etrafındakiakısın analizi gerçeklestirilmistir.Gemi etrafındaki akımın çözülmesi sonucunda elde edilen direnç sonuçları deneyselsonuçlarla karsılastırılmıstır. Bu karsılastırma iki degisik türbülans modeli kullanılarakgerçeklestirilmistir. Viskoz basınç direnci için k ?e ve k ?w türbülans modellerinin deneysonuçları ile uyumlu oldugu toplam direnci tahmin etmede ise k ?w modelinin daha basarılıoldugu görülmüstür.
Çapraz akıştaki türbülanslı jet akışlarının deneysel ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi
Bilindiği üzere doğadaki hemen hemen tüm akışlar türbülanslıdır. Türbülansın görüldüğü akışlardan biri de çapraz akıştaki jet akışları ya da diğer adıyla çapraz jetlerdir. Çapraz akıştaki jet akışları jet akış yönünün içerisine püskürtüldüğü serbest akış yönünden tamamen farklı olduğu bir akış türünü ifade eder. Serbest akış, sahip olduğu momentumun etkisiyle lüleden püskürtülerek sağlanan jet akışını kendi doğrultusunda akmaya zorlayarak yönünü değiştirir. Çapraz akıştaki jetler, düşük hızlı baca dumanlarından, yüksek hızlara sahip jet motorlarının yanma odalarındaki akışa ve hipersonik roket ve füze kontrol sistemlerine, düşük kütle akışlı sınır tabaka kontrol sistemlerinden, dikey olarak inip havalanabilen V/STOL uçaklara kadar pek çok mühendislik olayında kendini göstermektedir.Bu çalışmada çapraz akıştaki jet akışları problemi deneysel ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) kullanılarak ele alınmıştır. HAD ile çapraz akıştaki jet akışlarının incelenmesi amacıyla, gerek endüstriyel uygulamalarda mühendislerce, gerekse de üniversite ve araştırma enstitülerinde bilim adamları ve araştırmacılar tarafından yaygın olarak kullanılan FLUENT 6.3.26 programından yararlanılmıştır. Sayısal kısımda lüle kesit geometrisi, lüle sayısı, hız oranlarının etkisinin yanında ayrıca lüle ile çapraz akış arasındaki eğim açısı da dikkate alınarak, bu gibi değişkenlerin akış yapısı üzerindeki etkileri kapsamlı olarak ele alınmıştır. Bunun için dairesel ve kare kesitli olmak üzere iki farklı lüle kesit geometrisi, bir lüle ve üç tane lüle yan yana olmak üzere iki farklı lüle sayısı, R=0.2, 0.5, 1.0 ve 2.0 olmak üzere dört farklı hız oranı ve a=30°, 45°, 60°, 75° ve 90° olmak üzere beş farklı eğim açısı incelenmiştir. Çapraz akıştaki baskın girdap yapılarından en önemli olan zıt-dönüşlü girdap çiftinin hız oranı, eğim açısı ve lüle kesit geometrisi ile nasıl değiştiği araştırılmıştır. Eğim açısı ve hız oranının artmasıyla zıt-dönüşlü girdap çiftinin ölçek olarak büyüdüğü ve yan yana üç tane lüle kullanılması durumunda oluşan zıt-dönüşlü girdap çiftinin, tek bir lüle kullanılmasına göre daha farklı bir yapıda olduğu görülmüştür. Bunun yanında özellikle gaz türbinlerinin film soğutulmasında büyük öneme sahip film soğutma verimi de en uygun lüle kesit geometrisi, eğim açısı ve hız oranı için araştırılarak sonuçlar irdelenmiştir. Film soğutma veriminin en yüksek değeri, eğim açısı 30° için elde edilmiş ve dairesel kesitli lüle kullanılmasının daha iyi olacağı sonucuna varılmıştır.Deneysel ölçümler 304 mm´304 mm´914 mm test kesidine sahip bir rüzgâr tünelinde değişik hız oranları için farklı yatay ve düşey mesafelerde gerçekleştirilmiştir. Lüleden sağlanan jet akışı ve rüzgâr tünelinde gerçekleştirilen serbest akış hızı sabit sıcaklık hızölçeri (sıcak tel hızölçeri) kullanılarak ölçülmüştür. Jet akışının sağlandığı lüle dairesel kesitli olup, ölçümler 90° eğim açısında R=0.5, 1.0 ve 1.5 için gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deneysel veriler Fourier, dalgacık (wavelet) ve uygun ortogonal ayrıklaştırma (POD) metotları kullanılarak incelenmiş, akışa ait güç tayfları (power sprectrum), dalgacık haritaları ve frekans-zaman alanındaki değişimleri sunulmuştur. Fourier analizine göre, bir serbest jette lüle çıkışındaki güç tayfı ilerleyen diğer mesafelere göre laminar karakter göstermiş ve lüle çıkış hızı artırıldığında frekans enerjisi düşmüştür. Üç farklı hız oranı (R=0.5, 1.0 ve 1.5) için yapılan mukayesede daha yüksek hız oranında daha düşük frekans enerjisi saptanmıştır. Bu durum lülenin merkezinde jetin çapraz akış önünde bir engel gibi davranarak çapraz akış etkisini sönümlemesi ve ilerleyen mesafelerde etkisini kaybetmesine bağlanmıştır. Verilerin dalgacık (wavelet) analizinde en düşük hız oranı olan R=0.5'te baskın frekansın 45 Hz'te kendini gösterdiği, ancak R=1.0 olduğunda bu değerin 85 Hz ile 105 Hz arasında olduğu gözlenmiştir. Enerjinin modlara göre dağılımlarının gösterildiği uygun ortogonal ayrıklaştırma (POD) metodunda ise düşük hız oranındaki modların yüksek hız oranındaki modlara nazaran daha fazla enerji taşıdıkları görülmüştür. Lüle çıkışından uzaklaşıldıkça toplam enerjinin daha fazla sayıda moda dağıldığı gösterilmiştir.Akım görüntüleme tekniği kullanılarak çapraz akıştaki jet akışlarında görülen büyük ölçekli yapılar ve akış yapısı gösterilmiştir. Bunun için bir duman üreteci ve dijital video kayıt cihazı kullanılarak rüzgâr tüneli ve jet hızları değiştirilerek akış alanı incelenmiştir. Yüksek jet hızlarında lüleden püskürtülen jet, çapraz akış içerisine daha dik bir şekilde nüfuz ederek akmaya devam etmiştir. Lüle hızı kademeli olarak azaltıldığında ise rüzgâr tünelinden sağlanan çapraz akış daha baskın hale gelmiş ve jet akışını yenerek, kendi doğrultusunda akmaya zorlamıştır. Rüzgâr tüneli yüksek hızda çalıştırıldığında bu baskın özellik daha çok görülmüş ve jet akışı gittikçe düzleşerek test kesidinden akmaya başlamıştır. Rüzgâr tüneli ve lülenin düşük hızlarda aktığında saptanan kayma tabakası girdapları, özellikle çapraz akışın yüksek hızlarında tespit edilememiştir.Anahtar Kelimeler: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), türbülans modelleri, çapraz jet, sabit sıcaklık hızölçeri, dalgacık ayrıklaştırması, uygun ortogonal ayrıklaştırma, Fourier ayrıklaştırması, güç tayfı.
Kentsel içme suyu ihtiyacının yapay sinir ağlarıyla tahmini
Kentsel içme suyu ihtiyaçlarının saglıklı bir sekilde tahmin edilebilmesi, su kaynakları planlamasının önemli ve ilk adımlarından birisidir. Bu ihtiyacı karsılayacak su kaynaklarının bulunması ve derlenmesi ve kullanım yerine iletilmesi için gereken yapıların çesit ve boyutlarının belirlenmesi hep tahmin edilecek su miktarına baglı olacaktır. Dolayısıyla yapılacak yatırımın büyüklügü ve konunun insan yasamındaki önemi dikkate alındıgında saglıklı tahminlerin yapılması oldukça önemli olmaktadır. Su ihtiyacı tahminleri ülkemizde genellikle ller Bankasının önerdigi ve üstel nüfus tahminine dayanan basit bir formül ile yapılmaktadır. Halbuki konunun önemi ve ilgili parametrelerin çoklugu nedeni ile daha kapsamlı veri ve yöntemlerin kullanılması saglıklı tahminler için bir gerekliliktir. Bu nedenle yeni ortaya çıkan metotlar her alanda oldugu gibi içme suyu tahmininde de kullanılmaya baslanmaktadır. Bu çerçevede yapay zekâ teknikleri su kaynaklarının farklı alanlarında uygulanması yapılmaya baslanmıstır. Bu çalısmanın amacı bu tekniklerden yapay sinir agları kullanılarak kentsel su ihtiyacı tahmini yapılmasıdır. Nüfus, GSYH/kisi, sıcaklık? gibi su kullanımını etkileyen parametreler dikkate alınarak zmir ili için aylık su kullanımları YSA ile modellenmis ve gelecekteki 20 yıl için su ihtiyacı tahmini yapılmıstır.
Ege bölgesi kurak dönem özelliklerinin araştırılarak kuraklık izleme ve erken uyarı modelinin oluşturulması
Bu çalışmada Ege Bölgesinde 1970 ? 2006 yılları arasında oluşan kurak dönemlerin özellikleri incelenmiştir. Kurak dönemlerin, Güneyli Salınım (ENSO ? El Nino) ve Kuzey Atlantik Salınımı (NAO) ile ilişkisi araştırılmıştır.Normalleştirilmiş Yağış İndisi (Standardized Precipitation Index: SPI) ve Palmer Kuraklık Şiddeti İndisi (Palmer Drought Severity Index:PDSI) yöntemi ile kurak evrelerin haritaları hazırlanarak, kuraklığın bölge içerisindeki alansal ve zamansal değişimi araştırılmıştır.Ayrıca Ege Bölgesinde bulunan dere ve nehirler ile rezervuarlara gelen suların medyana göre yüzde değişimleri hesaplandı. Değişim seviyeleri, izleme, uyarı ve acil kategorilerine göre sınıflandırılmıştır.Kurak dönemlere ait normalleştirilmiş yağış indisleri ile Kuzey Atlantik Salınımı kış indisinin kuvvetli pozitif değerleri arasında anlamlı ilişkiler tespit edilmiştir.Kuzey Atlantik Salınımının pozitif evrelerinde Ege Bölgesi istasyonlarının yağışlarında azalmalar görülmüştür.El Nino yıllarından bir yıl önce yağış miktarlarında artış, başladığı yıllarda ve bir sonraki yıllarda azalış görülmektedir. Bölgesinin şiddetli kurak dönemleri, kuvvetli El Niño yıllarına ya da bir yıl sonrasına karşılık gelmektedir. Atmosferik kosullardan El Nino ? Güney salınımlar ile Kuzey Atlantik Salınımının Ege Bölgesinde yıllık yağış miktarları üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir.Sonuçta, kuraklığın önceden tespit edilebilmesi ve olumsuz etkilerinin azaltılması için, kuraklık izleme ve erken uyarı modellemesinin ve Kuraklık Yönetim Planının oluşturulması gereklidir.Bunun için, SPI ve PDSI haritaları ile kuraklık düzenli takip edilmeli , bütün etkenleri ve paydaşları ile bir arada değerlendirilmelidir.Anahtar Kelimeler: Kurak İzleme, Güneyli Salınım (ENSO ? El Nino), Kuzey AtlantikSalınımı (NAO), Normalleştirilmiş Yağış İndisi(SPI), Palmer KuraklıkŞiddeti İndisi (PDSI), Ege Bölgesi.
Güzelhisar-İzmir Barajı'nda sızma kayıplarının belirlenmesi
Bu çalışma ile Güzelhisar Barajı sızma kayıpları incelenmiştir. Bu amaçla 1990 - 2002 su yıllarına ait aylık yağış ve buharlaşma değerleri yanında hazneye aylık giren ve çıkan akım hacimleri kullanılmıştır.Sızma kayıpları su dengesi denkleminden yararlanılarak aylık olarak hesaplanmıştır. Hesaplamalar sonunda hazne yanal yüzey alanı arttıkça sızma kayıplarının da arttığı belirlenmiştir. Sızma kayıplarının hangi kotlar arasında daha fazla ya da daha az olduğunu belirlemek amacı ile 106 m3/ay şeklinde hesaplanan sızma kayıpları, birim yanal alan sızma kaybı (m3/m2/ay) şeklinde ifade edilmiş ve bu değerler ile kot h(m) arasındaki ilişki araştırılmıştır.Araştırma sonunda, araştırma yıllarında 82,80 m ? 105,14 m arasında değişen su kotu, 82,80 m ? 96,24 m kotları arasında kaldığında sızma kayıplarının en yüksek değerlere ulaştığı görülmüştür. Bu kayıpların, 96,31 m ile 105,14 m arasında kalan yaklaşık 9 m'lik bölgedeki sızma kayıplarından farklı olup olmadığını saptamak için bu bölge 3 m'lik üç ayrı bölgeye ayrılmıştır. Bu üç bölge sızma kayıpları ile sızma kayıplarının yüksek olduğu 82,80 m ? 96,24 m kotları arasındaki bölge sızma kayıpları istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda maksimum sızmanın birinci bölgede meydana geldiği ve istatistiksel olarak ikinci ve üçüncü bölge ile arasında fark bulunmadığı, dördüncü bölge ile %99 güven düzeyinde farklı olduğu sonucuna varılmıştır.
Fırkateyn tipi tekne serisi geliştirilmesi ve hidrodinamik form optimizasyonu
Geleneksel gemi dizaynı süreci çoğunlukla tekne formunun geometrik olarak modellenmesinin kontrolündedir. Bu işlemin ardından modelin performansı çeşitli yönlerden analiz edilir. Elde edilen sonuç tatmin edici düzeyde değilse bu adımlar iteratif olarak istenen performans elde edilinceye kadar tekrar edilir. Bu yöntemlerle ortaya çıkarılmış olan formlar, optimum olmaktan çok genellikle değişik performans kriterlerini kısmen sağlayan uzlaşılmış bir çözümü yansıtmaktadır.Bu tezin amacı Simülasyon Yönetimli Tasarım yaklaşımını baz alarak yeni nesil form tasarımı, analiz ve optimizasyon yaklaşımlarını bir arada kullanarak otomatik bir tekne formu optimizasyon metodolojisi geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda bir parametrik modelleme yazılımı kullanılmış ve çeşitli ara işlemler ile optimizasyon sürecinin tüm adımları tek bir çatı altında toplanarak tüm sürecin otomatik olarak işlemesi sağlanmıştır. Söz konusu metodoloji kullanılarak fırkateyn tipi su üstü savaş gemilerine yönelik bir form serisi üretilmiştir. Öncelikle belirlenen tipteki tekneler ile aynı sınıftaki tekneler detaylı olarak incelenmiş ve sistematik bir ön dizayn süreci sonucunda üretilmesi düşünülen serininin tasarım aralıkları belirlenmiştir. Sonrasında seriyi oluşturmak için temel teşkil etmesi bakımından ana tekne formu parametrik olarak modellenmiştir. Parametrik formun oluşturulması esnasında kullanılan parametreler değişken ve sabit olarak tanımlanarak değişken parametreler belli bir düzende değiştirilmiş ve 450 adet formdan oluşan bir seri oluşturulmuştur. Seriyi oluşturan her bir tekne formunun eşzamanlı olarak yedi farklı hızda direnç analizleri, servis hızı ve maksimum hız olmak kaydıyla iki farklı hızda da denizcilik analizleri gerçekleştirilmiştir. Direnç ve denizcilik analizleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) tabanlı yazılımlar ile hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafikler ile temsil edilerek serinin direnç ve denizcilik özellikleri hakkında bilgi verilmiştir.Bir sonraki aşamada ise oluşturulan tekne serisinden örnek olarak iki adet tekne formu seçilmiş ve çok amaçlı bir optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon işleminin ardından başlangıç form ile optimum formun karşılaştırılması yapılarak uygulanan çeşitli lokal değişiklikler sonucunda formların direnç ve denizcilik değerlerinde bir miktar daha iyileştirme yapılabileceği gösterilmiştir.Sunulan bu tez çalışmasının sonucunda otomatik bir tekne formu modelleme, analiz ve optimizasyon metodolojisi üretilmiş ve fırkateyn tipi savaş gemileri için yeni bir sistematik form serisi geliştirilmiştir. Geliştirilen form serisi sözkonusu tipteki teknelerin dizaynı sürecinde tasarımcıya hidrodinamik performans açısından bilgi vererek ön dizayn sürecini kısaltacaktır. Geniş bir tasarım aralığını kapsayan bu seri ile farklı dizayn isteklerinin karşılanabileceği tekne formlarına ulaşmak mümkün olacaktır. Ayrıca seçilen tekne formunun lokal değişiklikler sonucunda daha optimum bir hale getirilmesi de sağlanabilecektir.
Fırkateyn tipi tekne serisi geliştirilmesi ve hidrodinamik form optimizasyonu
Geleneksel gemi dizaynı süreci çoğunlukla tekne formunun geometrik olarak modellenmesinin kontrolündedir. Bu işlemin ardından modelin performansı çeşitli yönlerden analiz edilir. Elde edilen sonuç tatmin edici düzeyde değilse bu adımlar iteratif olarak istenen performans elde edilinceye kadar tekrar edilir. Bu yöntemlerle ortaya çıkarılmış olan formlar, optimum olmaktan çok genellikle değişik performans kriterlerini kısmen sağlayan uzlaşılmış bir çözümü yansıtmaktadır.Bu tezin amacı Simülasyon Yönetimli Tasarım yaklaşımını baz alarak yeni nesil form tasarımı, analiz ve optimizasyon yaklaşımlarını bir arada kullanarak otomatik bir tekne formu optimizasyon metodolojisi geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda bir parametrik modelleme yazılımı kullanılmış ve çeşitli ara işlemler ile optimizasyon sürecinin tüm adımları tek bir çatı altında toplanarak tüm sürecin otomatik olarak işlemesi sağlanmıştır. Söz konusu metodoloji kullanılarak fırkateyn tipi su üstü savaş gemilerine yönelik bir form serisi üretilmiştir. Öncelikle belirlenen tipteki tekneler ile aynı sınıftaki tekneler detaylı olarak incelenmiş ve sistematik bir ön dizayn süreci sonucunda üretilmesi düşünülen serininin tasarım aralıkları belirlenmiştir. Sonrasında seriyi oluşturmak için temel teşkil etmesi bakımından ana tekne formu parametrik olarak modellenmiştir. Parametrik formun oluşturulması esnasında kullanılan parametreler değişken ve sabit olarak tanımlanarak değişken parametreler belli bir düzende değiştirilmiş ve 450 adet formdan oluşan bir seri oluşturulmuştur. Seriyi oluşturan her bir tekne formunun eşzamanlı olarak yedi farklı hızda direnç analizleri, servis hızı ve maksimum hız olmak kaydıyla iki farklı hızda da denizcilik analizleri gerçekleştirilmiştir. Direnç ve denizcilik analizleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) tabanlı yazılımlar ile hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafikler ile temsil edilerek serinin direnç ve denizcilik özellikleri hakkında bilgi verilmiştir.Bir sonraki aşamada ise oluşturulan tekne serisinden örnek olarak iki adet tekne formu seçilmiş ve çok amaçlı bir optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon işleminin ardından başlangıç form ile optimum formun karşılaştırılması yapılarak uygulanan çeşitli lokal değişiklikler sonucunda formların direnç ve denizcilik değerlerinde bir miktar daha iyileştirme yapılabileceği gösterilmiştir.Sunulan bu tez çalışmasının sonucunda otomatik bir tekne formu modelleme, analiz ve optimizasyon metodolojisi üretilmiş ve fırkateyn tipi savaş gemileri için yeni bir sistematik form serisi geliştirilmiştir. Geliştirilen form serisi sözkonusu tipteki teknelerin dizaynı sürecinde tasarımcıya hidrodinamik performans açısından bilgi vererek ön dizayn sürecini kısaltacaktır. Geniş bir tasarım aralığını kapsayan bu seri ile farklı dizayn isteklerinin karşılanabileceği tekne formlarına ulaşmak mümkün olacaktır. Ayrıca seçilen tekne formunun lokal değişiklikler sonucunda daha optimum bir hale getirilmesi de sağlanabilecektir.
Fırkateyn tipi tekne serisi geliştirilmesi ve hidrodinamik form optimizasyonu
Geleneksel gemi dizaynı süreci çoğunlukla tekne formunun geometrik olarak modellenmesinin kontrolündedir. Bu işlemin ardından modelin performansı çeşitli yönlerden analiz edilir. Elde edilen sonuç tatmin edici düzeyde değilse bu adımlar iteratif olarak istenen performans elde edilinceye kadar tekrar edilir. Bu yöntemlerle ortaya çıkarılmış olan formlar, optimum olmaktan çok genellikle değişik performans kriterlerini kısmen sağlayan uzlaşılmış bir çözümü yansıtmaktadır.Bu tezin amacı Simülasyon Yönetimli Tasarım yaklaşımını baz alarak yeni nesil form tasarımı, analiz ve optimizasyon yaklaşımlarını bir arada kullanarak otomatik bir tekne formu optimizasyon metodolojisi geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda bir parametrik modelleme yazılımı kullanılmış ve çeşitli ara işlemler ile optimizasyon sürecinin tüm adımları tek bir çatı altında toplanarak tüm sürecin otomatik olarak işlemesi sağlanmıştır. Söz konusu metodoloji kullanılarak fırkateyn tipi su üstü savaş gemilerine yönelik bir form serisi üretilmiştir. Öncelikle belirlenen tipteki tekneler ile aynı sınıftaki tekneler detaylı olarak incelenmiş ve sistematik bir ön dizayn süreci sonucunda üretilmesi düşünülen serininin tasarım aralıkları belirlenmiştir. Sonrasında seriyi oluşturmak için temel teşkil etmesi bakımından ana tekne formu parametrik olarak modellenmiştir. Parametrik formun oluşturulması esnasında kullanılan parametreler değişken ve sabit olarak tanımlanarak değişken parametreler belli bir düzende değiştirilmiş ve 450 adet formdan oluşan bir seri oluşturulmuştur. Seriyi oluşturan her bir tekne formunun eşzamanlı olarak yedi farklı hızda direnç analizleri, servis hızı ve maksimum hız olmak kaydıyla iki farklı hızda da denizcilik analizleri gerçekleştirilmiştir. Direnç ve denizcilik analizleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) tabanlı yazılımlar ile hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafikler ile temsil edilerek serinin direnç ve denizcilik özellikleri hakkında bilgi verilmiştir.Bir sonraki aşamada ise oluşturulan tekne serisinden örnek olarak iki adet tekne formu seçilmiş ve çok amaçlı bir optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon işleminin ardından başlangıç form ile optimum formun karşılaştırılması yapılarak uygulanan çeşitli lokal değişiklikler sonucunda formların direnç ve denizcilik değerlerinde bir miktar daha iyileştirme yapılabileceği gösterilmiştir.Sunulan bu tez çalışmasının sonucunda otomatik bir tekne formu modelleme, analiz ve optimizasyon metodolojisi üretilmiş ve fırkateyn tipi savaş gemileri için yeni bir sistematik form serisi geliştirilmiştir. Geliştirilen form serisi sözkonusu tipteki teknelerin dizaynı sürecinde tasarımcıya hidrodinamik performans açısından bilgi vererek ön dizayn sürecini kısaltacaktır. Geniş bir tasarım aralığını kapsayan bu seri ile farklı dizayn isteklerinin karşılanabileceği tekne formlarına ulaşmak mümkün olacaktır. Ayrıca seçilen tekne formunun lokal değişiklikler sonucunda daha optimum bir hale getirilmesi de sağlanabilecektir.
Gemi çarpışmasının nümerik yöntemlerle analizi ve simülasyonu
Gemi çarpışmalarıyla ilgili çalışmalar ilk defa 1959 yılından itibaren literatüre kazandırılmaya başlanmıştır. Önceleri çarpışma analizleri, deneysel ve analitik yaklaşımlar yardımıyla oluşturulan amprik yöntemlerle irdelenirken, günümüze kadar geçen sürede meydana gelen gerçek kaza verileri ve yapılan deneysel çalışmalar yeni yöntemler oluşturulmasını ve mevcut yöntemlerin geliştirilmesini sağlamıştır. Bunun yanı sıra; gelişen bilgisayar teknolojisi ve programlama teknikleri sayesinde analitik yöntemler yerini, ayrıntılı ve probleme özel güvenilir sonuçlar üreten sayısal çözümlere bırakmıştır.Çevresel ve hayati riskler dikkate alındığında gemi çarpışma analizlerine olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bu paralelde yeni yöntemlerin geliştirilmesi için yapılan çalışmalar kamu ve özel sektör tarafından teşvik edilmektedir. Özellikle denize kıyısı olan ülkelerinde desteğiyle iki önemli Avrupa Birliği Projesi başlatılmış ve neticelendirilmiştir. Diğer taraftan 50 yıldır düzenlenmekte olan ISSC kongresinde gemi çarpışmaları ve dip vurmayla ile ilgili ayrı bir bölüm yapılmaktadır.Yüksek lisans tez çalışmasında, standartlara göre hazırlanan iki gemi modelinin değişik senaryolara karşı çarpışma analizleri gerçekleştirilmiştir. 3D CAD modelleme işlemi SolidWorks 2009 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Pre-post ve sonlu elemanlar ağının oluşturulması için ise HyperMesh yazılımından faydalanılmıştır. Malzeme modeli tarifi, sınır şartlarının verilmesi ve analizin çözdürülmesi işlemleri için ise Ls-Dyna ticari yazılımı kullanılmıştır.Sonuçların doğrulanması ve güvenirliliğinin araştırılması için analitik yöntemlerden yararlanılmıştır. Nümerik yöntemler ile elde edilen analiz sonuçları ile analitik yaklaşım sonucu elde edilen sonuçlar örtüşmektedir.