Theses supervised by Prof. Dr. Ümit Gökkuş
11 theses · Manisa Celal Bayar University
Kararsız akış koşulları altında yumurta-kesitli atıksu borularının hidrolik performansı
Boru hatları çeşitli amaçlarla kullanılabilmektedir ve petrol, doğal gaz, genellikle sıvı maddelerin taşınmasında, petrol, doğalgaz, sıvı ve gaz iletimi ve özellikle içme suyunun ve kanalizasyonun taşınmasında kullanılmaktadır. Çeşitli malzemelerde üretilen boru hatları kullanım amacına bağlı olarak birçok sektörde faaliyet göstermektedir. Atıksu boru hatları yerleşim yerlerindeki kullanılmış suların toplanması, uzaklaştırılıp uygun arıtma tesislerine iletimi ve bu tesislerden de birincil ve ikincil arıtma sonrası uygun alanlara deşarjının yapılmasını sağlayan tesislerdir. Bu çalışmada, atık-su sistemlerinde yumurta kesitli boru hatlarının akış performanslarının arttırılması amacına yönelik olarak faaliyetler konu edinilmektedir. Hidrolik performans parametrelerine göre değerlendirilerek üç farklı fazda akış olması durumları, basınçlı/serbest yüzeyli, farklı sediment tabanlı, kararlı ya da kararsız akım, üretim malzemeleri ile analitik ve nümerik olarak modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Bu modellemeler sonucunda, atıksu boru hatlarının hidrolik performans değerlendirmesi yapılmış ve farklı hidrolik hesaplamalara dayalı akış modelleri ile elde edilenler kıyaslanmıştır. Çalışma sonuçlarına göre serbest yüzeyli akışlarda akışkan hız değerlerinin yüksek olması sebebi ile PVtop (toplam performans değeri), basınçlı akışlara göre daha yüksek hidrolik performans göstermektedir. Sediment konsantrasyon R korelasyon hesaplarına göre en iyi hidrolik performans Durum 1 olup, Durum 2 ve Durum 3 birbirine yakın, Durum 4 ün daha düşük performans gösterdiği görülmüştür. Bu durumda basınçlı boru hatlarının R korelasyon performanslarının düşük, serbest yüzeyli boru kontrol kesitlerinde yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Kesit farklılıklarından dolayı boru kontrol hacimlerinde farklı akış özellikleri saptanmıştır. Farklı boyutlardaki kesitlerdeki akışkanların boru hattını geçme sürelerine göre ise çelik boruların beton borulara göre, yüksek eğimlerde, düz sediment tabanda, dalgalı sediment tabanlara göre daha iyi hidrolik performans gösterdiği saptanmıştır. Anahtar Kelimeler: STAR CCM+ yazılım doğrulaması ve geçerliliği, YumurtaKesitli Atıksu Akışı, Sonlu Hacimler Metodu, Atıksu, Atıksu borularının Hidrolik Performansı, Atıksuların kararsız akışı
Akışkan,yapı,zemin etkileşimine göre ham petrol boru hatlarının tasarımı
Sıvı taşımacılığında en çok kullanılan yöntem boru hattı ile taşımasıdır. Özellikle ham petrol ve akaryakıt gibi enerji üretilen sıvıların taşınması için oldukça yaygın olarak boru hatları ile taşıma yapılmaktadır. Boru hattıyla taşımanın üstünlükleri olarak ekonomik taşımacılık, işletmesi kolaylığı, otomasyona elverişlilik, gömülü hat olması nedeniyle çevre dostu olması, gömülü hattın sabotaja karşı güvenlikli olması, tankerle petrol taşımacılığını sona erdirmesi, hat kapasitesini artırmanın mümkün olması, gömülü hattın trafik ve benzer servisleri engellememesi, rota seçmenin karayolu ve demiryolundan daha kolay olması, kaza oranının düşük olması, araçların geçemeyeceği yerden geçmesinin mümkün olması gibi faktörlerden söz etmek mümkündür. Boru hattının yapımı ise ön etüt, keşif ve fizibilite çalışmaları, güzergâh seçimi, harita çalışmaları, basınçlı iletim hidroliği, gerilme analizi, geoteknik analiz, birleşim detayları ve imalat-inşaa maliyetinin belirlenmesidir. Bu tez çalışmasının amacı; enerji koridoru olan Türkiye'de petrol boruhattı taşımacılığının artan kapasitesinin doğuracağı boruhattlarının yapımı için Hidrolik-Geoteknik-Yapı Etkileşimli tasarım ve projelendirme kriterlerini ortaya koymak, bir uygulama ile tasarımı daha belirgin ve uygulanabilir kılmak, hidrolik olarak basınçlı iletim hattı olan boruhatlarıyla taşımacılık maliyetini diğer taşımacılığı maliyetleri ile karşılaştırmak olarak ifade edilebilir.
Taşdolgu temelli-betonarme keson tipi çok-hücreli kompozit dalgakıranların tasarımı
Dalgakıranlar, deniz ortamında inşa edilen taş, beton, betonarme ve çelik yapı elemanlarından tasarlanan farklı geometrili ve yapısal özellikli çevresel yüklere karşın farklı yapılış amaçlarına göre fonksiyonel özelliklere sahip yapılardır. Dalga ve akıntı yükleri dalgakıran tasarımında en etkili faktörlerdir. Genellikle zayıf deniz tabanları üzerine inşa edilen dalgakıranlar, hidrolik-hidrodinamik yüklere dayanıklı olarak inşa edilirler. Yapısal ağırlıklarını taşıyacak biçimde geoteknik analiz gerektirir. Bazen tekli/çoklu beton bloklu ağırlık tipi, bazen de taş dolgu taban üzerine beton ya da tek/çok hücreli betonarme yapı biçiminde tasarlanırlar. Bu çalışmada, çok-hücreli betonarme keson tipi kompozit (yapısal fonksiyonları farklı karma) dalgakıranların stabilitesi, perde esaslı yapısal analizi ve donatılandırılması yapılmıştır. Öncelikle, dalgakıranın konumu ve boyutları saptanmıştır. Dalga kökenli hidrodinamik basınçlara karşı stabilite analizi (kayma, devrilme, zemin taşıma gücü) yapılmıştır. Hidrodinamik basınç hesaplamalarında, düzensiz dalgaların kırılmamış ve kırılmakta durumlarını esas alan GODA Yönteminden yararlanılmıştır. Çok-hücreli keson yapıdaki dolgu zeminin yanal basınçları ise RANKINE Yöntemine göre hesaplanmıştır. Dalga yüklerine göre CERC tarafından önerilen taş temel boyutlandırması kullanılmıştır. Çok-hücreli keson yapının yapısal analizinde yatay ve düşey şerit yöntemi kullanılmıştır. Yatay şerit yönteminde keson yatay düzlemlerle belli aralıklarda segmentlere ayrılmış ve her segmente etkiyen iç-dış yüklemelere göre CROSS moment dengeleme yöntemiyle yapısal analiz yapılmıştır. Her segmentin içinde bulunan çerçeve elemanlarının kesit tesirleri ve dolayısıyla yatay donatı hesabı yapılmıştır. Düşey şerit yönteminde dikkate alınacak şeritlerin iç-dış şeritler, açıklıkmesnet şeritler gibi çoklu olduğu göz önüne alınarak perde tipi çözüm yoluna gidilmiştir. Perdelerin düşey donatılandırılması yapılmıştır. Enine donatılandırılması için etriye hesaplaması yerine yatay şerit yöntemindeki hesap donatıları kullanılmıştır. Sonuç olarak, taş dolgu temel boyutu, keson hücre yapısal analizine bağlı olarak beton hacmi ve donatı ağırlığı hesaplanmıştır. Gömme su depolarında sıklıkla kullanılan guseli birleşimler, donatı şeması ve keson taban pabucu da bu çalışmada tercih edilmiş ve tasarım konstrüktif olarak iyileştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Keson tipi dalgakıranlar, Perde duvar, GODA Yöntemi
Dalga, sediment ve sıvılaşan zemin itkilerine maruz rıhtım kazıklarının dinamik davranışlarının modellenmesi
Tekil kazıklardan ve kazık gruplarından müteşekkil deniz yapılarının dinamik davranışı, sayısal ve analitik olarak hesaplanabilmektedir. Özellikle dalga, sediment ve sıvılaşan zeminden oluşan çevresel yükler, yapısal-fonksiyonel yükler ve kazığın yapısal parametrelerinden oluşan dış kuvvetleri göz önüne alınmasıyla kazık dinamik davranışının hakim denklemi öncelikle çıkarılmalıdır. Dalga denklemlerinin belirlenmesinde kazıkların inşaa edileceği derinliğe yönelik olarak tasarım parametreleri değişmektedir. Kazıklara etkiyecek hidrodinamik kuvvetlerin hesabında ise tasarım parametreleri büyük önem arz eder. Rıhtım kazığının faydalı ömrü içerisinde birden farklı dalga teorisinin etkisinde kalacağı su derinliği, dalga periyodu ve dalga yüksekliğine bağlı olarak belirlenebilmektedir. Dalga teorilerine bağlı olarak hesaplanan akış hızının tabandaki katı maddeleri harekete geçirerek belirli bir yüksekliğe kadar deniz suyu yoğunluğu artırdığı bilinmektedir. Bu çalışmada; lineer ve lineer olmayan dalga kuvvetlerine, taban askı yüküne ve sıvılaşan zemin basıncına maruz eksenel basınç yüklü tekil kazığın hareketi formülize edilmiş ve sayısal olarak analiz edilmiştir. Newtonyen akışkan olarak dalga ve sediment hareketi ile kuvvet fonksiyonlu Newtonyen olmayan akışkan olarak da sıvılaşan zemin hareketi; Navier-Stokes bağıntılarına göre tanımlanmıştır. Bu çalışmanın başlangıç ve sınır koşullarına göre ABAQUS yazılımı kullanılarak kazığın dinamik analizi sayısal olarak yapılmıştır. Tanımlanmış deniz ortamındaki silindirik-çelik-boru tipi kazık sistemi modellenirken, hem eksenel yüklü hem eksenel yükü olmayan kazıkların dalga kuvvetlerinden, sediment hareketinden ve sıvılaşan zemin kuvvetlerinden oluşan dış kuvvetlerin farklılaşmasına dayalı 2-ana model ve her biri için 5-alt model kurulmuştur. Kazık etrafında oluşan dalga-kökenli hidrodinamik basınçlar ve akış hızları, kazık boyunca yatay yer değiştirmeler ve Von-Mises gerilmeleri, geliştirilen her bir model için ayrı ayrı analiz edilmiştir. Analizler sonucu ortaya çıkan böylesi parametreler değerlendirilmiş ve çoklu regresyonla analizi kullanılarak birbirleriyle ilişkilendirilmiştir.
İç ve dış akış etkisinde deniz deşarj sistemlerinin tasarımı
Günümüzde çevre ve insan sağlığına verilen önemin artmasıyla beraber kentsel ve endüstriyel sıvı atıklarının bertarafı da önem kazanmıştır. Ön arıtma sonrası sistemlerinin maliyetinin yüksek olması atık suların ön arıtmadan sonra denize deşarjını gündeme getirmiştir. Günümüzde de yaygın kullanım alanı bulan yöntem; atık suların deniz deşarjı sistemleri ile alıcı ortamda seyreltilmek suretiyle sahilden belirli uzaklık ve derinlikteki bir noktadan deniz ortamına verilmesi ilkesine dayanır. Bu çalışma kapsamında uygulamada kullanılan bir deşarj sistemini oluşturan difüzör ana borusu, çıkış boruları, çıkış ağızları, iç ve dış ortamı ABAQUS Sonlu Elemanlar Programı ile modellenmiştir. Sonlu Elemanlar Metodu ile yapılan bu çözümleme bütünleşik analiz olarak isimlendirilmiştir. Sistemin son iki açıklığı (20 m) ve bu açıklık üzerinde bulunan dört adet çıkış incelenmiştir. Difüzör çıkış borularının ve çıkış ağızlarının çap ve geometrisi aynı kalmak koşulu ile difüzör borusu üç farklı şekilde modellenmiştir. Bunlar; sabit, kademeli daralan ve tedrici daralan kesitli modellerdir. Sabit kesitli modelde iki açıklıklı difüzör ana borusu çapı 0,50 m, kademeli daralan kesitli modelde birinci açıklıkta ana boru çapı 0,50 m, ikinci açıklıkta 0,40 m, tedrici daralan kesitli modelde ise birinci açıklık başlangıç çapı 0,50 m ikinci açıklık bitiş çapı ise 0,40 m'dir. Tüm modellerde çıkış borularının ve çıkış ağızlarının çapları sabit ve 0,13 m'dir. Çıkış ağızları daireseldir (çan ağızlı). Modellerin et kalınlıkları sabit ve 0,01 m'dir. Belirlenen geometrik özelliklerin difüzör akım şartlarını sağladığı yazılan DIFDES kodu ile tahkik edilmiştir. Dış akışı modellemek için 20 m yüksekliğinde 25 m boyunda 1,50 m genişliğinde bir dikdörtgen prizma geometrisi oluşturulmuştur. Dış akış modellemesinde literatürde rastlanan durgun ortam kabulünün yanında dalgalı ortama görede çözümleme yapılmıştır. Dış ortamın durgun ya da dalgalı olmasına göre difüzör çıkış hızlarındaki değişim ve dış akışın iç akışa etkisi incelenmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Dalgalı dış ortam modellemesinde Lineer Dalga Teorisi kullanılmıştır. Akışkan-yapı etkileşim problemlerinin çözümünde akışkanın boru üzerinde birtakım etkilere sahip olmasına karşın borunun da akışkan üzerinde etkileri söz konusu olmaktadır. Akışkan-yapı etkileşiminin bir arada çözümlenmesi gerekmektedir. Akışkan problemi bir ortamda, boru problemi ise bir başka ortamda çözümlenebilir. Ancak yapısal sistemin davranışı ile akışkan hareketi bir ararda değerlendirilmemiş olacaktır. Akışkan iç basınç değişiklikleri karşısında borunun rijitliği birbirlerini etkileyemeyecektir. Tez çalışmasında ayrık ve bütünleşik analiz olarak adlandırılan iki yol izlenerek analizler tamamlanmıştır. Ayrık analizde; akışkanın boru rijitliğini etkilemediği, akışkan kuvvetlerinin yazılan bilgisayar kodu (HYDRODIF) ile hesaplanması ve dışarıdan Sonlu Elemanlar Programına (SAP 2000) aktarılması yolu izlenmiştir. Ayrık analizde; difüzör borusu çıkış hızları ve akışkan iç-dış basınçları HYDRODIF kodu ile difüzör deplasmanları ve Von Mises gerilmeleri ise SAP 2000 programı ile elde edilmiştir. Bütünleşik analizde ise akışkan ve difüzör ABAQUS Sonlu Elemanlar Programı ile tek bir ara yüzde modellenmiş, akışkan yapı etkileşimi sağlanmış ve ayrık analizde farklı analizlerden elde edilen çıktılar aynı analizden elde edilmiştir. Gerek ayrık gerekse bütünleşik analizden elde edilen sonuçların uyumları tespit edilerek önerilerde bulunulmuştur. Anahtar Kelimeler: ABAQUS (Sonlu Elemanlar Metodu), akışkan-yapı etkileşimi, deniz deşarj difüzörleri, dış akış, iç akış.
Açıkdeniz yapılarında uzay taşıyıcı sistem elemanlarına etkiyen hidrodinamik kuvvetlerin katılık oranına göre belirlenmesi
Karada inşa edilen uzay kafes sistemlere etkiyen rüzgar kökenli yatay kuvvetler, sektörlerin katılık oranı esasına dayanan EIA-TIA-222G şartnamesine göre hesaplanmaktadır. Bu durumda, rüzgar hızı yapı yüksekliği ile birlikte artan kararlı akış olarak tanımlanabilmektedir. Rüzgar kaçınılmaz bir şekilde yapı elemanları üzerinde sürükleme kuvvetlerini meydana getirmektedir. Benzer yapıların deniz ortamında inşa edilmesi durumunda ise, yapı karasız bir akışkan etkisine maruzdur. Kararsız akışı temsil eden dalga akışı ile dalga periyodu boyunca ortaya çıkacak olan dalga hızları ve ivmeleri, yapıda sürükleme ve atalet kuvvetlerinin doğmasına neden olmaktadır. Dikey, yatay ve çapraz yapı elemanları, dalga etkisinde çalkantıya yol açmaktadır. Bu durumda yapının nümerik modellemesi yapılarak karasız akışa maruz yapı elemanları üzerindeki hidrodinamik kuvvetler hesaplanabilmektedir. Modelleme ve analiz aşamaları, oldukça karmaşık olmakla birlikte uzun bir işlem sürecini de gerektirmektedir. Bu tez kapsamında, tasarımcı ve analist için daha kolay çözüm sağlayabilecek yeni bir hesaplama yöntemi ileri sürülmektedir. Farklı katılık oranları ve farklı dalga parametreleri içeren hidrodinamik kuvvetleri hesaplamak için hem ANSYS-Fluent hem de Yapay Sinir Ağları (YSA) modellemede ve nümerik analizde kullanılmıştır. Çözüm işlemininin başlangıcında, ANSYS-Fluent modeli uygulamaksızın öncelikle YSA modeli kullanılmıştır ve akabinde, Stokes 2 dalga teorisine uygun geliştirilen farklı dalga yüksekliği (H) , periyodu (T), su derinliği (d) gibi parametreleri işleyen YSA modelinden eşdeğer hidrodinamik kuvvetlerin elde edilebileceği ortaya konulmuştur. Bununla birlikte, karasız akış ortamı için her bir sektörün katılık oranına göre nispeten kolay bir çözüm yöntemi sağlayan YSA modeli ile hidrodinamik kuvvetlerin pratik bir şekilde hesaplanabileceği sonucuna varılmıştır. YSA modelinin doğru kurulabilmesi için katılık oranı sabit ve değişken olan yedi model üzerinde farklı hidrodinamik kuvvetler, ANSYS-Fluent paket programı kullanılarak hesaplanmıştır. YSA modeli, sektörel katılık oranı (e), (H/gT2) ve (d/gT2) gibi boyutsuz değişkenler, sektörel boyutsuz değişken (z/d), karasız akış boyutsuz zaman değişkeni (t/T) ve proje yüzey alanı (A) parametrelerini göz önünde bulundurmaktadır. Her iki modelden elde edilen hidrodinamik kuvvetler kıyaslanmış ve uygunlukları belirlenmiştir. YSA ile eğitim sonucunda elde edilen modelin ANSYS-Fluent programı ile hesaplanan hidrodinamik kuvvet değerlerini tahmin etmedeki başarısı değerlendirilerek hidrodinamik kuvvetlerin katılık oranı ile ilişkilendirilebileceği sonucuna ulaşılmştır. Hassas, karmaşık ve uzun süreli çalışmayı gerektiren açık deniz yapılarının katılık oranı-hidrodinamik kuvvet ilişkisi kullanılarak daha hızlı ve pratik projelendirilebileceği ortaya konulmuştur.
Karayolu sanat yapısı olarak betonarme-çelik istinat yapılarının tasarımı
İstinat yapıları eğimli alanlarda, kayma ihtimali bulunan zeminlerin göçmesini engellemek, binaların toprak altında kalan kısımların bodrum duvarlarını oluşturmak, köprülerde kenar ayak görevi yapmak ve limanların sudan ve diğer etkenlerden korunmasını sağlamak amacıyla yapılan inşa yapılarıdır. Günümüzde yamaç arazilerinin teraslanması sonucu karayolu projelerinde sanat yapıları önem kazanmıştır. Derin kazılardaki toprak itkilerini önlemek ve kıyılardaki karayollarının zemin stabilitesini sağlamak amacıyla beton ağırlık tipi istinat yapıları ve palplanşlar kullanılmaktadır. Günümüzde hem istinat duvarı analiz programlarının yetersiz olması hem de uygulamadan kaynaklanan yanlışlıklar nedeniyle istinat duvarları yıkılmaktadır. Ülkemizin deprem kuşağında yer alması nedeniyle depremin dinamik etkileri bir kez daha gün yüzüne çıkmıştır. Özellikle deprem durumunda istinat yapılarına statik kuvvetlere ek olarak dinamik kuvvetler de etki etmektedir Bu durum istinat yapılarının tasarımını bir kez daha ön plana çıkarmıştır. Bu çalışmada beş farklı istinat tipi depremli ve depremsiz duruma göre incelenmiştir. Bunlar palplanş istinat duvarı, ağırlık istinat duvarı, betonarme konsol istinat duvarı, hafifletme konsollu betonarme istinat duvarı ve nervürlü betonarme istinat duvarıdır. Rankine ve coulomb yöntemlerinden faydalanılarak zemin itkileri hesaplanmıştır. İstinat yapılarına zemin itkisi, sürşarj yükü, su kuvveti, sürtünme kuvveti gibi belli kuvvetler uygulanmıştır. Böylece depremin farklı istinat yapılarındaki etkisi ortaya konulmuştur ve depremli durumda temel genişliğinin ne kadar arttığı bulunmuştur.Bu çalışmada ayrıca suyun istinat duvarları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Su kuvvetinin istinat yapılarının temelinde ne kadar bir artışa neden olduğu ortaya konulmuştur. İstinat yapılarının boyutlandırma işleminde İdecad, Sap 2000 ve Prota Details gibi analiz programlarından faydalanılmıştır. Bu çalışma sonucu elde edilen değerler yardımı ile hangi tür istinat duvarının daha uygun olduğu ortaya konulmuştur.
Kazıklı rıhtımların statik ve dinamik analizi
Deniz yapılarına etkiyen dinamik yükler, karada yapılan yapılara etkiyen kuvvetlere görefarklıdır. Kara yapılarına gelen deprem ve bazı durumlarda rüzgar kuvveti dinamik etkiyesahipken, deniz yapılarında bu kuvvetlere ilave olarak dalga ve akıntı kuvvetleri de dinamikkuvvetlerdir.Bu çalışmada kohezyonsuz zeminlerdeki rıhtım kazıklarının, statik ve dinamik yükleraltındaki davranışı incelenmiştir. Hesaplamalarda düşey statik yük olarak rıhtımplatformundan gelen yükler, yatay dinamik yük olarak da dalga etkisiyle ortaya çıkan yükleralınmıştır.Statik analizde düşey yük etkisindeki kazık grubunun güvenle taşıyabileceği yükbelirlenmiştir. Ayrıca yapı yüklerinden dolayı kazıkların oturmaları hesaplanmıştır.Dalga kuvveti etkisiyle dinamik analiz iki farklı yaklaşımla yapılmıştır. Birinciyaklaşımda tekil rıhtım kazığı kararlılık seviyesinde kabul edilmiş, zemin etkileri hesaba dahiledilmemiştir. İkinci yaklaşımda ise kazığın zemin içine gömülü kısmı için zemin etkileri dehesaplamaya dahil edilmiş ve kesit tesirleri ile kazık deplasmanı hesaplanmıştır. Buhesaplamada p-y eğrilerinden faydalanılmıştır. Dinamik analizde SAP 2000 bilgisayarprogramı kullanılmıştır.Anahtar Kelimeler: Dalga kuvvetleri, kazıklı temeller, tek serbestlik dereceli sistemler(TSD), p-y eğrileri, dinamik analiz.
Konteyner limanının depolama sahasının genetik algoritma ile optimizasyonu
Liman tesislerinin tasarımında, gemi ve kargo akışına ilişkin istatistikler önemli roloynarlar. Özellikle gemilerin yanaşma yerlerinin boyunun ve kargo depolama alanınınbüyüklüğünün belirlenmesinde, bu istatistikler bazı sayısal ve optimizasyon yöntemleriyleanaliz edilmektedir. Yeterli olabilecek depolama alanının büyüklüğü saptanırken, farklıkargo tipleri hesaba katılmalıdır. Boş ve dolu konteynerler liman ekonomisini etkiler.Konteynerlerin günlük depolama maliyetinin değişimiyle, depo sahasının boyutudafarklılaşmaktadır.Bir konteyner limanının optimum depo sahası, envanter yöntemi ve kuyrukyöntemi gibi bazı optimizasyon yöntemleri kullanılarak belirlenebilir. Genetik Algoritmadabu amaç için kullanılabilir. Bu çalışmanın amacı, liman sahasında depolanacak konteynersayısını optimum bir şekilde belirlemektir. lk olarak, konteyner istatistikleri, GenetikAlgortima prensiplerine göre derlenmiş ve değerlendirilmiştir. Son olarak, Genetikalgortimadan elde edilen sonuçlar Monte-Carlo simülasyonundan elde edilenlerlekarşılaştırılmıştır.-i-
Deniz boru hatlarının dinamik analizi
Deniz boruhatlarının dinamik davranışı; yüzdürme, dalga ve akıntı etkilerine bağlı olarak değişmektedir. Böylesi boruların dinamik olarak analizinden önce, deniz taban zemini, iç ve dış akış, yapay ağırlıklar ve borunun fiziksel karakteristiklerine karşı onların stabilizasyonu öncelikle sağlanmalıdır. Bu çalışmada, deniz ortamında ortaya çıkan kuvvetlere göre batık borular dengeli hale getirilmiştir.Deniz boruhatlarının dinamik analizi; hareketli yüklerin tesir çizgileri metoduna, elasto-kinetik yaklaşıma ve Zaman Tanım Alanına ilişkin çalışmaları içeren Sonlu Elemanlar Yöntemine göre yapılmıştır. İlk olarak, batık boru sistemi üzerinde dalga ilerlemesi, yapay mesnetler üzerindeki sürekli kiriş sistemine uygulanmıştır. Değişen dalga yönlerine göre, her bir yön için borudaki hareketli dalga yükleri üniform olarak dağılmaktadır. Sürekli kiriş sisteminin tesir çizgileri, borulu sistemin her bir kritik kesitinin moment ve kesme kuvvetleri için ayrı ayrı çizilmiştir. Tesir çizgileri metoduna göre borudaki maksimum moment ve kesme kuvveti hesaplanmıştır. İkinci durum olarak, kirişte ilerleyen bir tekil hareketli yük, kirişin herhangi bir kesitinde düşey deplasmanın çıkmasına neden olur. Üniform dağılmış dalga yüklerine eşdeğer bir kaç bileşke yük, birkaç deplasmanı ortaya çıkarır. Bu deplasmanların kombinasyonu, dikkate alınan bir kesitteki bileşke deplasman olarak dikkate alınmıştır. Bilinmektedir ki; kirişteki moment ve kesme kuvveti değerleri, deplasmanların türevlerinden elde edilmektedir. Üçüncü durum olarak, Zaman Tanım Alanında çalışmasını kullanan Sonlu Elemanlar Yöntemi tarafından benzer deplasmanlar, momentler ve kesme kuvvetleri hesaplanmaktadır.Sonuç olarak, değinilen metodlara göre esas alınan sürekli kiriş sisteminin deplasmanları ve kesit tesirleri kıyaslanmıştır. Bu üç metottan ortaya çıkan kesit tesirlerinin büyüklükleri tartışılmıştır.
Dış akış etkisinde akışkan taşıyan boruların dinamik davranışının modellenmesi
Son yıllarda birçok araştırmacı akışkan taşıyan boru dinamiği problemini ele almıştır. Bu çalışmada da iki ucu mesnetli iç ve dış akış etkisi altındaki boru dinamiği problemi ele alınmıştır. Boru en kesiti sabit alınırken borunun dört farklı ortamda bulunduğu kabul edilmiştir, bunlar durgun su durumu, akıntılı ortam, dalgalı ortam ve akıntılı-dalgalı ortamdır. İçerdeki akışkan ideal akışkandır ve iç akış hızı zamanla değişmektedir. Boru statik olarak farklı mesnet şartları için Euler-Bernoulli kirişi olarak modellenmiştir. Borunun hareket denklemi elde edilerek Galerkin metodu ile adi diferansiyel denklem sistemine dönüştürülmüş ve bu adi diferansiyel denklem sistemi nümerik olarak çözülmüştür. Nümerik sonuçlar grafiklerde verilmiştir. Literatürde ilk kez B1, boru narinliği, kinematik viskozite ve dalga frekansı boyutsuz terimleri yeni tanımlanmıştır. Grafiklerde B1, boru narinliği, kinematik viskozite ve dalga frekansının sisteme etkisi zaman-deplasman ve zaman-Morison kuvveti grafikleri üzerinde verilmiştir.