İstanbul Technical University
Discipline

Kıyı Bilimleri Mühendisliği Anabilim Dalı

İstanbul Technical University

17

Archived Theses

0

DOIs Assigned

0%

DOI Rate

Discipline

17 Theses
Master'sOpen AccessEN

Experimental investigation of surface flow patterns in Golden Horn estuary, Istanbul

The Golden Horn has always been a prominent symbol of Istanbul up to present time. Several districts of Istanbul, Kağıthane at Northeast, Eyüp at Northwest, Fatih at Southwest and Beyoğlu at Southeast surround the Golden Horn which is approximately 7 kilometers long. The narrowest and the widest parts of the Golden Horn are approximately 150 and 750 meters, respectively. Kağıthane and Alibeyköy creeks flow into the estuary. These creeks carry the urban load into the Golden Horn. Until two decades ago, the region struggled with pollution problems that decreased the biodiversity and caused malodour. Because of the high pollution problem, researches have focused on pollution problem without taking the hydrodynamics of the Golden Horn into consideration. In this study, experimental hydrodynamic model of the Golden Horn under three different scenarios is developed. The flow coming from Bosphorus strait constitutes the Golden Horn as an estuary. 7 km distance from beginning to end is a high distance for Bosphorus strait water to actually get in. For this reason, to increase the water quality of Golden Horn "Can Suyu" project has been established. The bathymetry of the Golden Horn varies between 0 and 40 meters. The shallow parts are near to the shores and deepest parts are in the middle of the Golden Horn. The depth is increasing through the end of the estuary. Also, there is a shallow bathymetry at the recess of the Golden Horn Shipyard. In this study, experimental invastigations have focused on surface flow patterns in Golden Horn under four scenarious, which are without structure (Scenario-1), Atatürk (Unkapanı) Bridge (Scenario-2), a submerged bridge (Scenario-3) and Atatürk (Unkapanı) Bridge and a submerged bridge considered together (Scenario- 4). The experimental model scale is 1:80. The velocity of surface water was measured under three different experimental models. The velocity measurement data was used for development of vector maps. To constitute an accurate vector field, a physical mesh was designed based on 50 points where grid cells were selected as 1m x 1m. The points were marked with a spray dye which provided measuring the velocities at exact same location. Laboratory type acoustic doppler velocimeters were used to measure surface velocities. Sontek and Nortek brands were utilized for the experiments which are highly accurate. To calibrate the measurements between the two instruments, they were adjusted to same settings. To avoid sound mixing between two devices, they were departed at least 5 meters away during the measurement of the velocities. To guarantee that the measurements were taken at the same depth a limnograph (millimeter) was used. In addition to these instruments, an ultrasonic flowmeter was also used. The discharges were evaluated at three different values which are 3 m3/ h, 4 m3/ h and 5 m3/ h. The flow velocity data were measured and provided by using SONTEK and NORTEK instruments and their softwares. Despiking method was applied for eliminating the noise from the measurement data. The software Surfer was used for development of the velocity vector maps. The experimental models were developed to determine the surface water flow patterns in Golden Horn under four scenarious which are, natural situation of the estuary without structure as termed Scenarios-1, Atatürk (Unkapanı) Bridge as termed Scenarios-2, a submerged bridge model applied as termed Scenarios-3 and Atatürk (Unkapanı) Bridge and a submerged bridge modeled together named as Scenario-4. The structureless scenario is considered as reference model to evaluate the structure effects on the hydrodynamics of the Golden Horn. For each scenario, flowrates 3, 4 and 5 cubic meters per hour were implemented. Based on the results of this study eddies, shore flows, regional flows, and also effects of structures and bathymetry are observed.

Flow distributionFlowFlow analysis+4
Sinan Eruçar
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2018
00
Master'sOpen AccessTR

Deniz yapılarında poroz grup silindirlerin tripod diziliminde kullanılması durumunda ortaya çıkan oyulma yapısının deneysel olarak incelenmesi

Enerji günümüzde en büyük ihtiyaçlarımızdan biri haline gelmiştir. Teknolojinin ve sanayinin gelişimiyle dünya ülkeleri ve ülkemizin enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Bu artış ülkeleri yeni enerji kaynakları arayışına yöneltmektedir. Ancak dünyamızda artan nüfus ve nüfusla orantılı olarak artan çevre kirliliği enerji arayışında bizi temiz enerji kaynaklarına yöneltmektedir. Bu bağlamda temiz enerji kaynakları olan güneş ve rüzgârdan enerji edebilmek için teknolojiler geliştirilmiş ve hali hazırda kullanılmaktadır. Bazı dünya ülkeleri temiz enerji kaynaklarına ciddi miktarda yatırım yapmış ve halen yapmaktadır. Okyanus ya da denize kenarı olan ülkelerde kullanılan temiz enerji kaynaklarından biri de açık deniz rüzgâr tarlalarıdır. Açık denizlere kurulan rüzgâr tarlalarında kullanılan mesnet sistemlerinden biri de tripod ayak sistemdir. Çalışmada tripod ayak sistemlerinin poroz sistemlerden kurulması halinde çevresinde oluşacak olan yerel ve global oyulmaların hakim akıntı/akım yönü, poroz silindirlerin yoğunluğu ve silindirlerin yerleşim konfigürasyonuna göre nasıl değiştiği yapılan deneyler ışığında incelenmiştir. Deneylerin yapıldığı kanal 26 metre uzunluğunda, 0.98 metre genişliğinde ve 0.85 metre derinliğindedir. Kanalın silindirlerin yerleştirildiği ve oyulma desenlerinin takip edileceği kısmında tabana 0.20 metre kalınlığında kum serilerek bir yatak oluşturulmuştur. Deneylerde ilk olarak poroz silindirlerle aynı çapa sahip solid (içi dolu) silindirler kullanılmıştır. Her bir silindirin bir diğerine olan mesafesi merkezden merkeze 4D olacak şekilde eşkenar üçgen formunda ayarlanıp kum yatağına sabitlenmiş ve iki akım yönü için deney yapılmıştır. Akım yönleri eşkenar üçgen için üçgenin yüksekliği akıma paralel olarak bir silindir akımın geldiği yöne, diğer iki silindirin oluşturduğu üçgen kenarı da akıma dik olacak şekilde kum yatağına yerleştirilmiştir. Bu kuş uçuşuna benzer yerleşime akım yönü 1 denilmiştir. Akım yönü 2 ise akım yönü 1'in 180o döndürülmüş halidir. Akım yönü 2'de gelen akım ilk olarak akıma dik olan kenarla buluşacak şekilde ayarlanmıştır. Deneylerde 8 saatlik oyulma sonrasında kanal boşaltılmış ve lazer tarayıcı ile tarama yapılarak, kum yatağında oluşan oyulma derinlikleri, madde taşınım yükseklikleri ve miktarları bilgilerine elde edilmiştir. Bu deneyler tamamlandıktan sonra aynı deneyler silindirler arası mesafe sabit kalması koşuluyla orta yoğunlukta ve düşük yoğunlukta olan silindir grupları için tekrar edilmiştir. Her deney sonrasında kanal ilave bir oyulmaya neden olmamak amacıyla tekrar çok yavaş şekilde boşaltılmış, tarama yapılarak deney sonuçları not edilmiştir. İlk 6 deney bu şekilde tamamlandıktan sonra orta yoğunluktaki silindir grubu için ilk önce silindirler arası mesafe merkezden merkeze sırasıyla 3D ve 2D olacak şekilde deney düzenekleri yeniden oluşturulmuş ve deneyler tekrarlanıştır. Deneyler sonucunda elde edilen verilerden yola çıkılarak aynı yönlü akımlar ve aynı yoğunluktaki silindirler için sonuçlar birbiriyle kıyaslanmıştır. Sonuçlara göre aynı mesafeye yerleştirilmiş, farklı yoğunluktaki poroz silindir grupları için silindir yoğunluğunun düşmesiyle beraber oyulma miktarları ve madde taşınım miktarının düştüğü görülmüştür. Aynı yoğunlukta silindirler için ise akım yönünün değişmesi tripod ayak içerisinde kalan akımı değiştirmiş ve bu da poroz silindir grubu ardında kalan oyulma izlerinin değişmesine sebep olmuştur. Silindirler arası mesafenin değiştirilmesi durumdaysa mesafe küçüldükçe silindirlerin birbiriyle etkileşimleri artmış ve art izde ciddi değişimler meydana getirmiştir.

Açık deniz platformlarıDeniz tabanıDikey eksenli rüzgar türbini+2
Sefa Telci
İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science
2018
00
Master'sOpen AccessTR

Grup kazıklı korunmasız deniz yapılarında dalga yüklerinin hesaplanması için yeni bir metot

Günümüzde silindir kazıklı açık deniz yapılarına gelen kazık yüklerinin elde edilmesinde Morison denklemi kullanılmaktadır ve çoğu zaman lineer dalga teorisi kullanılarak Morison denkleminden elde edilen bir kazığa gelen yükler diğer bütün kazıklara aynı yük etkiyormuşçasına aritmetik olarak toplanmaktadır. Bu yöntemin son derece basitleştirilmiş bir yöntem olduğu oldukça açıktır. Büyük çaplı deniz yapılarında düzensiz dalgaların davranışının hesaba katılması ve Morison denklemi gibi literatürdeki denklemlerin eksikliğinin giderilmesi için maliyetli, zaman ve emek isteyen fiziksel veya matematiksel modelleme çalışmaları yapılmaktadır. Bu bilgiler ışığında basit, kısa sürede uygulanabilecek ve literatürdeki kazık kuvvetleri hesaplama yöntemlerine ek olarak uygulanabilecek bir kuvvet dengeleme metodunun gerekliliği doğmaktadır.

İpek Kutlu
İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science
2018
00
Master'sOpen AccessTR

Deniz dibi tarama işleminden çıkan malzemenin değerlendirilmesi ve faydalı kullanımı

Global olarak sürekli artış gösteren deniz taşımacılığı, gemi trafiği ve gemi boyutlarında gözle görülür bir artışı beraberinde getirmektedir. Türkiye'de mevcut limanlarının bakımı için bile tarama işlemi gerekli ve çok önemli olduğundan, yüksek miktarda tarama malzemesi kaçınılmaz olarak açığa çıkmaya devam edecektir. Bu gerçek, tarama malzemesinin sürdürülebilir yönetimini çok önemli hale getirmektedir. Bugüne kadar ülkemizde bu malzeme büyük ölçüde denize dökülerek bertaraf edilmiştir. Bu çalışma, tarama projeleri ve malzeme yönetimi konusunda karar vericileri, taranmış malzemenin faydalı kullanımına yönelik alternatif seçenekler içeren bir kılavuz sunmayı amaçlamaktadır. Bu amaçla, malzemenin çeşitli faydalı kullanım ihtimallerini belirleyecek olan özelliklerinin saptanması gerekecektir. Ayrıca bu çalışma kapsamında, dünya üzerinde Tarama Malzemesinin faydalı kullanımına en iyi örneklerden bazıları da örnek olarak sunulmuştur. Tez çalışmasında öncelikli olarak altı çizilen, Tarama Malzemesinin bir atık malzeme olmadığı, bilakis faydalı kullanıma yönlendirildiğinde potansiyel olarak değerli bir malzeme kaynağı olduğudur. Bu anlayış, Tarama Malzemesi yönetimi için yenilikçi uygulamaların geliştirilmesine olanak sağlayacaktır. Bu sayede, Tarama Malzemesinin denize dökülmesinden kaynaklanan çevresel etki azaltılabilecek; aynı zamanda saha içerisinden çıkan Tarama Malzemesinin bertaraf edilmek yerine malzeme kaynağı olarak kullanılması proje maliyetlerinin düşmesine olanak sağlayabilecektir. Son zamanlarda, Tarama Malzemesinin faydalı kullanımına yönelik araştırmalar artmıştır. Ayrıca tüm dünyada uygulama alanları da pratikte genişlemektedir. Faydalı kullanım seçenekleri de teknoloji ile beraber her geçen gün çeşitlenmeye devam etmektedir. Elbette bunun çevresel ve ekonomik olarak pozitif sonuçları olacaktır. Günümüzde geleneksel olarak uygulanan Tarama Malzemesinin denize dökülmesi yöntemi, dünya üzerinde artış eğiliminde olan çevresel duyarlılık ve buna bağlı olarak getirilen kısıtlayıcı mevzuatın gerekliliklerini karşılayamamaktadır. Faydalı kullanıma yönelmenin ana sebebi budur. Faydalı kullanımın içinde; inşaat mühendisliğinde, üretimde ve tarımda kullanım seçenekleri sunulmaktadır. Ancak bu malzemenin faydalı kullanımı, ancak ekonomik, teknik ve çevresel şartların sağlanmasıyla mümkün olacaktır. Şu anda önerilen çözümler her malzeme tipi için geçerli olmamakta ve zaman zaman nisbeten pahalı olmaktadır. Ancak yapılacak çalışmalar ve geliştirilecek yönetim yaklaşımları, zamanla Tarama Malzemesinin büyük ölçüde faydalı kullanımına imkan sunacaktır. Çoğu durumda, taranmış malzeme bir atık malzeme olmaktan çok uzaktır. Bilakis, farkına varıldığında, iyi planlandığında ve yönetildiğinde, kıymetli bir malzeme kaynağıdır. Bunun başarılması, tüm ilgili tarafların düzgünce koordine edilmesine bağlıdır. Tarama Malzemesinin faydalı kullanımı için birçok seçenek mevcuttur.

Dip tarama
Nadide Demirbaş
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2016
00
DoctorateOpen AccessTR

Göllerdeki hidrodinamik dengeye sismik salınımların etkisinin araştırılması

Türkiye coğrafi konumu dolayısıyla önemli depremlerin meydana geldiği bir bölgede yer almaktadır. Son yüz yıl içinde Türkiye'de 15'in üzerinde şiddetli ve tahribatı fazla deprem meydana gelmiştir. Bu tez çalışmasında Türkiye'de ve dünyada meydana gelmiş önemli depremlerin Eğirdir Gölü ve Van Gölü üzerindeki olası etkileri incelenmiştir. Tarihsel olarak çalışılan göller ile ilişkili depremlerin etkileri araştırıldığı gibi dünya deprem literatürü açısından önemli bir deprem olan El-Centro Depremi'nin (1940) kurgusal olarak Eğirdir Gölü üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Tez çalışması kapsamında, iki farklı göl sistemi olan Eğirdir Gölü ve Van Gölü örnek çalışma alanı olarak alınmıştır. Göllerin deprem altındaki davranışlarının modellenmesinde Flow-3D programı kullanılmıştır. Van Gölü'nde yakın tarihli meydana gelmiş Ekim ve Kasım 2011 depremlerinin etkilerinin araştırılması için hidrodinamik modelleme çalışması yapılarak üç boyutlu deprem ivme serisi tüm göl üzerine etkitilerek göldeki dinamik değişimler hesaplanmıştır. Bu iki depremde hesaplanan dalga yükseklikleri Van Gölü'nde sürekli ölçüm yapan Devlet Su İşleri göl su seviyesi ölçüm istasyonunun deprem günündeki ölçüm değerleri ile karşılaştırılmış ve değerlerin birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Modelleme parametreleri ve kabullerin uygunluğu Van Gölü modelinde kontrol edilerek çalışma alanı olarak daha küçük olan Eğirdir Gölü'nün deprem altındaki davranışı da incelenmiştir. Eğirdir Gölü içinse hem Eğirdir için tarihi önemi olan Dinar Depremi hem de kurgusal olarak El-Centro Depremi'nin gölde meydana getirdiği dinamik etkiler incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Eğirdir Gölü için hazırlanan senaryo çalışmalarında gölün depreme tepkisinin daha iyi anlaşılması için Dinar ve El-Centro depremlerinin sadece Doğu-Batı, sadece Kuzey-Güney ve üç boyutlu deprem ivmeleri farklı farklı senaryolarda tek olarak göl kütlesine etkitilmiştir. Tüm modelleme sonuçları göl bazında kendi aralarında değerlendirildiği gibi iki farklı boyut ve şekildeki göl için farklı şiddetlerdeki depremlerin etkileri karşılıklı olarak da incelenmiştir. Van ve Eğirdir Gölleri için deprem etkisi altındaki salınım periyodlarının literatürde bulunan doğal salınım periyodlarından daha küçük olduğu hesaplanmıştır. İki göl sisteminde de depremin şiddetine bağlı olarak sığ bölgelerde su baskını riskleri görülmüştür. Eğirdir Gölü için yapılan tek doğrultu analizlerinde gölün kuzey ve güney olmak üzere iki farklı çanak şeklinde depreme tepki gösterdiği bulunmuştur. Van Gölü için göl ortasında kıyı bölgelerinden daha sayhe adı verilen dalgalar hesaplanmasına rağmen bu durum Eğirdir Gölü için tam tersi olarak bulunmuştur. Hem Van Gölü hem Eğirdir Gölü modellleme ve ölçüm sonuçları göstermektedir ki deprem sonrasında gölün büyüklüğü ve depremin şiddetine bağlı olarak depremin meydana getirdiği salınımlar ve bu salınımlar sonucunda meydana gelen sayheler günlerce sürebilmektedir. Eğirdir Gölü senaryolarında depremin göl hidrodinamiği üzerindeki etkileri araştırıldığı gibi taban ve askı malzemesinin askıya kalkma, taşınma ve çökelme süreçleri de incelenmiştir. Eğirdir Gölü'nde meydana gelebilecek askıda katı madde kirliliğinin çökelme sürecine depremin etki edeceği, çökelme sürecini uzatacağı ve depremin hakim doğrultusunda yayılım yaparak çökelmesine neden olacağı görülmüştür. Eğirdir Gölü tabanında kurgusal olarak tanımlanan silt ve kum karışımı taban malzemesinin Dinar Depremi etkisiyle geçici bir süreliğine askıya kalktığı hesaplanmıştır. Eğirdir Gölü taban malzemesi olarak kurgulanan karakterdeki kum malzemenin bir kısmı deprem sonrasındaki 5 inci saniyede askıya kalkarak kısa süre içinde çökelmektedir. Silt malzeme ise depremin bitiminden dakikalar sonrasında en yüksek askı konsantrasyonu sağlamakta ve uzun bir süre askıda kalmakta olduğu tespit edilmiştir.

Murat Aksel
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2017
00
DoctorateOpen AccessEN

Rüzgar ve dalga etkilerine karşı İzmir Körfezi'nin davranışı

The set-up and application of the 3rd generation spectral wave model ?SWAN to the Bay of Izmir, chosen due to the dynamic socio-economic situation and rapidly developing industrial region hosting one of the important ports of Turkey. The importance of the taken measures both in the hard and soft sense; lead the bay for a recovery period which shows a positive demand for the last couple of years. On the other hand navigation in the Bay suffers from the draft and due to the difficulties in the navigation of higher DWT ships. While this situation necessitates to take some monitoring and precautionary measures for preventing further shoaling, besides the demand on alternative service facilities for further development and management of the port and the bay resources without exhausting the sources, highly incorporates with precision of the sea state and climate predictions within the region and the interaction with the sourcing Aegean Sea waters. A comprehensive study on the available wind and wave data from satellite altimeter, scatterometer missions and assimilated wind series data (ERA-40) have been conducted, to identify a pattern for the region on monthly and yearly basis. To identify realistic boundary and forcing wind field conditions wind speed and direction data from the closest meteorological station located at Çiğli covering 2000-2010 have been analyzed. With the derived wind speeds and the direction analysis results a fetch length study has been deployed with SPM-CERC methodology. The state of the art wave model SWAN which describes the evolution of a two dimensional wave energy spectrum in coastal regions, lakes and estuaries where the evolution of the spectrum is calculated from given wind, seabed and flow conditions, have been utilized for the bay's wave condition analysis and running predefined scenarios. Tsunami model Nami Dance also utilized for a scenario and the outcomes presented in this research.

Çağdaş Demircioğlu
Dokuz Eylül University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2013
00
DoctorateOpen AccessEN

Ballast water management in tankers

Marine transport allows economical transportation of large quantities of cargo via ships which carry ballast water, when unloaded, to safely manage their voyages and to have stability/strength values, similar to that when loaded. Tankers in particular are the main actors transferring millions of different types of living organisms, since they carry ballast waters in enormous amounts. Living organisms in the ballast water from the coastal waters where the biodiversity is at the maximum, when discharged at the destination port, become invasive in an environment where they have no predator and food stock is abundant, thus causing extensive ecological and economical problems. International Maritime Organization stated exchange methods and the acceptable amounts of living organisms in the ballast water, after the use of onboard treatment systems in the ?International Ballast Water Management Convention? that aimed controlling the transfer of living organisms. Ballast water reception facilities, are recommended by the Convention to be established on-shore, are considered to be a management alternative. Thus, the dissertation includes work on determining the capacity of a ballast water reception/treatment facility which planned to be built in a refinery port with high tanker traffic. The tonnages of the arriving ships, operation time and the amount of ballast water they bring were obtained as data. With the statistical analysis of the gathering data, the suitable distribution was determined and new datasets generated by using the parameters of the distribution. The capacity of projected facility is prepared by using mass curve (ripple diagram) method with the new datasets.

Maritime accidentsMARPOL
Ceyla İnmeler
Dokuz Eylül University · Institute of Graduate Studies in Science
2009
00
DoctorateOpen AccessTR

Küre biçimli tanklardaki sıvı çalkantısının modellenmesi

Çalkantının fiziksel özellikleri, bilim insanları tarafından halen tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Çalkantı esnasında görülen dalga kırılması, çarpma etkisi vb. önceden belirlenebilmesi, mühendislik uygulamalarında önemlidir. Çalkantının önceden tahmini ve kontrol edilebilmesi, güvenli mühendislik uygulamalarının hayata geçirilebilmesini sağlar. Söz konusu uygulamalar karadaki depolama tankları, sıvı kargo taşıyan deniz araçları, uzay araçları, kara araçlarının yakıt depoları gibi birçok alana hitap edebilir. Bu tez çalışmasında, üç-boyutlu çalkantı hareketinin sayısal olarak modellenmesi üzerinde durulmuştur. Çalkantı yüklerinin önceden tahmin edilebilmesine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalkantı hareketinin tanımlanmasında kullanılabilecek birçok sayısal model bulunmaktadır. Bunlar arasından seçilen yöntem "Düzgün Parçacık Hidrodinamiği" olup, serbest yüzey problemlerinde edinilmiş başarılı sonuçlar nedeniyle tercih edilmiştir. Lagrange kinematik inceleme yöntemi, dalga kırılması ve saçılma gibi, geleneksel yöntemlerin zorlandığı problemleri kolayca tanımlayabilmektedir. Yöntem ilk olarak astrofizik alanında kendine kullanım yeri bulmuş olup, ilerleyen yıllarda hidrodinamik problemlere uyarlanmıştır. DPH yöntemi, en eski parçacık tabanlı yöntemlerden bir tanesidir. Söz konusu yöntem, özellikle son yıllarda daha yaygın kullanım alanı bulmaktadır. Yönteme getirilen yenilikler sayesinde, güvenilirliği ve kararlığı artmıştır. Benzer problemlerin çözümünde genellikle tercih edilen yöntemler Level Set (LS) Yöntemi yada Akışkanın Hacmi Yöntemi'dir (VOF). Söz konusu yöntemlerde serbest yüzeyin tanımlanması için özel işlemler gerekmektedir. Bu da gerekli olan işlem gücünü bir hayli arttırmaktadır. DPH yönteminde herhangi bir ağ yapısı tanımlanmadığından büyük deformasyonların söz konusu olduğu problemler kolaylıkla tanımlanabilmektedir. Avantajları yanında DPH yönteminin önemli iki dezavantajı vardır. Bunlar, katı cidar yakınındaki basınç alanında görülen sayısal kirlilik ve parçacık sayısının artmasıyla büyüyen işlem gücüdür. Bu tez çalışması kapsamında, söz konusu sayısal kirliliğin giderilerek daha doğru basınç değerlerinin elde edilebilmesi için δ-DPH denklemleri, klasik yönteme eklenmiştir. Uygun sayısal difüzyon terimlerinin süreklilik denklemine eklenmesi ile sayısal kirlilik büyük ölçüde giderilmiştir. İkinci dezavantaj olan işlem gücü gereksinimi ise, matematiksel hesaplamaların, grafik kartı yardımı ile yapılması sonucunda aşılmıştır. Tez çalışması kapsamında, küre biçimli bir tanktaki sıvının hareketinin tanımlanmasında DPH yönteminden yararlanılmıştır. Söz konusu yönteme iki önemli önemli eklenti yapılarak, eksiklikleri giderilmeye çalışılmıştır. Kodun doğrulanması çalışmaları kapsamında, daha önce yapılmış deney sonuçlarından yararlanılmış olup, elde edilen sayısal sonuçlar deneyler ile oldukça uyumludur.

Hidrodinamik özelliklerSayısal akışkanlar dinamiğiSıvı depoları
Mustafa Deniz İtibar
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2015
00
Master'sOpen AccessEN

Kararlı akım koşularında akıma batmamış tekil eğık silindir çevresinde akım ve türbülans yapısı

Due to increase of world population and level of public welfare, an increment need to natural resources and their access methods are observed. Performed tests are indirect endeavors to achieve this purpose. The developed model can be assumed as bridge piers and legs of offshore platforms and offshore wind turbines. The aim of these experiments is to detect the influence of the cylindrical structure with a smooth surface, on separation distance, boundary layer and wake region over the circular cylinder, turbulence and vortex components and their changing manner.All the experiments were conducted in the open channel flow with the size of 18m length, 0.5m width and 0.5m depth. At this case of study four inclined cylinders and upstanding case were studied. Each case contained three discharges (Q1 = 47 lt/s > Q2 =17 lt/s > Q3 =7 lt/s) and the Reynolds number are in the subcritical regime (300< Re< 3×105). Both of Eulerian approach and Lagrangian approach as measuring the flow velocities by one ADV flow velocities were measured and flow visualization were observed by laser sheet The experimental data were analyzed after despiking. Velocity components, turbulence intensities, turbulence kinetic energy and mean kinetic energy were calculated as a non-dimensional parameter. Time average and Reynolds decomposition methods used for derived of three dimensional instantaneous velocity value as mean velocity and fluctuation part of flow velocity. The data are made dimensionless, using the approach undisturbed velocity, Vun, local flow depth, z0, and diameter of cylinder, D. By the results of experimental findings the following facts revealed By the effect of higher Reynolds number the core of separation distance of downstream extended. The magnitude of vertical time-average velocity increased due to the increase of inclination angle. The highest turbulent kinetic energy regions were observed for the vertical cases and by the effect of inclination the turbulent kinetic energy decreases In fact the lower turbulent kinetic energy at the inclination case of cylinder related to more hydrodynamic form as much as vertical case and increasing of submerged volume of cylinder. As result of flow visualization, the highest separation distance at the upstream of cylinder was observed at lowest Reynolds number of vertical case. This means separation was delayed as the influence of higher Reynolds number and separation distance decreased due to increase of inclination.

Soheil Farazi Majd
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2015
00
Master'sOpen AccessTR

Gelen ve yansıyan dalgaların frekans analizi yöntemleriyle ayrıştırılması

Ülkemizde giderek yapımı artan deniz yapılarının inşa süresi için uzun bir zamana ihtiyaç duyulması, bu yapılara etki eden tasarım parametrelerinin belirlenmesi, yapım maliyetinin yüksek olması, ayrıca ülke ekonomisinde önemli bir fonksiyona sahip olmaları mühendislerin çeşitli araştırmalara yönelmesine sebep olmaktadır. Başlıca kıyı yapıları limanlar, dalgakıranlar, kıyı duvarları, mahmuzlar ve platformlar olarak verilebilir. Bu yapıların rüzgâr, akıntı, dalga ve deprem gibi doğal çevresel etkilere karşı fonksiyonlarını yerine getirebilmeleri istenmektedir. Dalgalar deniz yapılarını etkileyen çevresel şartlar arasında en önemli olanıdır ve deniz yapılarının projelendirilmesinde önemli bir faktördür. Laboratuvar deneyleri sayısal modelleme ve arazi gözlemleri ile birlikte çeşitli dalga problemleri için yararlı bir araç sağlamaktadır. Özellikle matematik veya sayısal yollarla çözülmesi çok karmaşık durumları araştırmak için laboratuvar deneyleri kullanılmaktadır. Deneysel sonuçlar, farklı dalga parametreleri açısından yorumlanır, çünkü kıyıların veya eğimli yapıların gelen dalga ve yansıyan dalganın incelendiği laboratuvar deneylerinde, en temel ve önemli adım, dalgaların özelliklerini belirlemektir. Bir dalga üretici kanal içinde, gelen ve yansıyan dalgaları ayrıştırabilmek için çeşitli yöntemler vardır. Bugüne kadar kullanılan yöntemler içerisinde en kabul gören yöntem fourier analizidir. Ancak birçok frekans analizi ile gelen ve yansıyan dalgaların ayrıştırılabileceği bu tez kapsamında ortaya konulacaktır. Fourier analizi ile elde edilen sonuçlar, Walsh analizi ve Dalgacık analizi ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Analizler belirlilik katsayısı R2, RMSE, CE VE SI ölçütlerine göre değerlendirilmiştir. Hem düzenli hem de düzensiz dalgalar için en iyi tahmin sonucu Wavelet analizi ile elde edilmiştir.

Deniz kıyılarıFiziksel model deneyiSu dalgaları+1
Elif Erkek
İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science
2015
00
Master'sOpen AccessTR

MIKE 21 SW programı ve yapay sinir ağları yöntemi ile spektral dalga analizi

Açık denizlerde rüzgar ile deniz yüzeyinin bozulması sonucu düzensiz dalgalar oluşur. Rüzgarın esme şiddeti ne kadar uzun mesafede olursa dalga yüksekliği de o kadar fazla olur ancak dengesi bozulan su yüzeyi rüzgara karşı ve ona ters oluşan sırtları arasında basınç farkına neden olur. Böylece rüzgardan sağlanan enerjinin deniz yüzeyine aktarılması ile oluşan düzensiz dalgaların analizi oldukça zordur. Çünkü düzensiz dalgaların oluşumunda rastgele değişkenler rol oynar ve belirsiz yöntemler ile hesabı mümkündür. Belirsiz metotların yanı sıra MIKE gibi nümerik modelleme yapmaya imkan tanıyan programlar ile bir çok parametreye bağlı olarak spektral dalga analizi yapmak ve model kurmak mümkündür. Açık deniz, göl, sulak alanlar ve kıyı alanları gibi bölgelerdeki rüzgar etkisi ile oluşan dalgaların birbiriyle etkileşimi, köpüklenme etkisi, taban sürtünme etkisi, derinlik etkisi ile kırılma, yansıma, sığlaşma ve dalga akıntı etkileşimi gibi fiziksel olayların modellenmesi büyük önem arz etmektedir. Diğer bir yöntem olarak ise Yapay Sinir Ağları (ANN) kullanılmıştır. Yapay Sinir Ağları her türlü mühendislik problemlerinin çözümünde kullanılabilmesinin yanı sıra fiziksel bilgilere ihtiyaç duymadan da etkili bir şekilde çözüm sunmaktadır. Bu çalışmada Okeechobee gölü için MIKE21 SW ve Yapay Sinir Ağları (ANN) yöntemi ile Spektral Dalga analizi modelleri geliştirilmiştir. Modellerin sonuçları karşılaştırılarak, dalga yükseklik verilerinin doğruluğu kontrol edilmiş olup ve hangi parametrelere bağlı olarak çalışılması gerektiği incelenmiştir. Batimetrinin tanımlanması için Global Mapper adlı program kullanılmıştır. Okeechobee gölünde bulunan LZ40, L006, L005 ve L001 istasyonlarına ait rüzgar hızları, belirgin dalga yüksekliği ve akıntı verileri kullanılarak MIKE21 yazılımı ve Yapay Sinir Ağları yöntemi ile Spektral dalga modelleri geliştirilmiştir. Bölüm 2'de kullanılan veri ve yöntemler açıklanmıştır. Kullanılan programlar tanıtılmış ve modelin performansını değerlendirme yöntemleri açıklanmıştır. Bölüm 3'de ise yapılan uygulama ile spektral dalga analizi yapılarak; ölçülmüş değerler ile MIKE21 programı ve Yapay Sinir Ağları ile çeşitli kalibrasyonlar sonucu elde ettiğimiz belirgin dalga yükseklikleri karşılaştırılmış ve çeşitli istatistiksel yöntemler ile doğruluğu kontrol edilmiştir. Bölüm 4'de ise sonuçlar yorumlanmıştır.

Fatmanur Akdoğan
İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science
2015
10
DoctorateOpen AccessEN

Yoğun atık suyun deniz ortamındaki hidrodinamik davranışının incelenmesi

Brine is a dense effluent sourced from desalination plants that produce drinking and industrial water by seperating salt content of seawater or groundwater. Discharge of brine to the surface waters via outfalls is the most common method of brine disposal because of generally being the most feasible method. In this study, hydrodynamic behaviour of brine discharges under regular wave effect was analysed experimentally in three different configurations. In the first part of the experimental study, mixing of a stagnant salt layer with the effect of waves was considered. Measured vertical salinity profiles and calculations showed that the external wave energy added to the water column caused rising of potential energy which was observed in the form of thicker salt layers. In the second part of the experimental study, a single port, horizontal brine discharge was taken into consideration. It was determined that the wave motion cause oscillation of discharged jet and shifted its impingement point to the bottom compared to stagnant ambient water. It was determined that discharge direction to wave propagation is an important parameter which effects shape, thickness and propagation speed. In the third part of the experimental study, inclined dense jet (45° ve 60° ) discharge was analysed under regular wave conditions. It was determined that wave motion affects terminal rise height and impingement point of dense jets. In addition, propagation rate of dense layer in transitional zone was under the effect of wave motion. It was determined that the wave motion contributed to the propagation with its horizontal velocity component. The results for stagnant ambient were confirmed this finding, too. In addition to experimental studies, widely used entrainment models (CORMIX, UM3 and JETLAG) for brine discharges evaluated in the context of multiport brine discharges. It was determined that, mentioned models give meaningful results in the case of not merging jets with large port spaces between them. Otherwise, they are not compatible with experimental data. Lastly, two simple programmes, that roughly simulate density current spreading, were developped as a pre-design tool.

Sea discharge
Bilge Baş
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2015
00
Master'sOpen AccessTR

Serbest yüzeyli akımlarda değişkenlik derecesinin hidrolik karakteristikler üzerine etkisinin sayısal modelleme ile belirlenmesi

Son yıllarda, etkileri giderek daha da fazla hissedilen küresel iklim değişikliği ile birlikte, akarsu ve nehir hidrograflarında belirgin değişimler görülmektedir. Değişen akarsu rejimleri ile oluşan değişken akım koşullarında, hidrolik özelliklerin ne derecede değiştiğinin saptanması büyük önem kazanmıştır. Bu çalışmada, açık kanal akımlarında görülen histerik etkilerin, hidrolik özelliklere olan etkilerinin sayısal modelleme yoluyla belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu sebeple, herhangi bir cidar pürüzlülüğüne sahip bir prizmatik açık kanal akımı üzerinde permanan olmayan debi zaman serisine sahip tipik bir hidrograf oluşturulmuştur. Daha sonra, bu hidrografın ortaya çıkaracağı akım derinliği, kesitsel ortalama hız ve taban kayma gerilmesi zaman serilerini verecek mansap şartlarına ve hiçbir konvektif terime bağlı olmaksızın parametrik olarak çalışabilen bir hesap modeli ortaya konmuştur. Yapılan çalışma kapsamında, tek boyutlu Saint Vennant denklemleri kullanılarak, belirlenen başlangıç koşulları esas alınarak; derinlik, hız ve taban kayma gerilmesi gibi akım özelliklerinin yanı sıra akıma ait kararsızlık derecesi (histerik özellikler) yürütülen sayısal modelleme çalışması ile belirlenmiştir. Bununla birlikte, yapılan parametrik çalışma ile akıma etki edecek farklı parametrelerin kararsızlık derecesi (histerik özellikler) üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışmalara ek olarak, sayısal modelin doğruluğunun tayin edilebilmesi amacıyla, sayısal modellemede kullanılan veriler, Erdog (2013) tarafından İstanbul Teknik Üniversitesi Laboratuarı'nda yapılan deneysel çalışma verileri ile karşılaştırılmış; elde edilen sonuçların deneysel veri ile uyumluluğu, mevcut sayısal modelin değişken akımların fiziğini başarılı bir biçimde yansıtabildiği ortaya konmuştur. Çalışma kapsamında histerik etkilerin ne ölçüde değiştiğini gözlemlemek için histerik etkiler boyutsuzlaştırılmıştır. Bunun için bir döngü şeklinde verilen histerik grafiklerde, su seviyesi ve debi eğrisi içerisinde kalan alan, maksimum su seviyesi ile başlangıç su seviyesi arasındaki fark ile maksimum debi ile başlangıç debisi arasındaki farka bölünmüştür. Bu boyutsuz sayıya göre histerik etki tanımlanmıştır. Bu sayı ne kadar büyük olursa histeri o kadar fazla etkin ve ne kadar küçük olursa histeri o kadar etkisiz olarak değerlendirilmiştir. Geniş diyagrama sahip grafikler dolayısıyla daha büyük histeriye sahip olup, dar diyagramlar etkisiz histeriye sahip olacaktır. Model testleri göstermiştir ki, değişkenlik (kararsızlık) derecesindeki değişim belirli bir değere kadar (yaklaşık Γ=10-4) önemsenmeyecek miktarda iken; belirli bir değerden sonra hızlı bir şekilde artmaktadır. Yapılan analizler sonucunda, değişkenlik parametresinin yaklaşık 10-4 değerine kadar permanan akım koşulları için yapılan kabullerin yanlış olmayacağı; bu değerden daha yüksek değerlerde ise hata payının artacağı ortaya konmuştur. Öte yandan, pürüzlülük etkilerinin de incelendiği çalışmada, taban pürüzlülüğünün kayma gerilmelerini arttırdığı ve bu sebeple akımın daha kararlı özellik gösterdiği belirlenmiştir. Bununla birlikte, daha önceden Nikuradze pürüzlülük katsayısı ile modele tanımlanan taban pürüzlülüğü, Manning pürüzlülük katsayısı cinsinden de ifade edilerek, yapılan analizlere ek olarak ilave sayısal modelleme çalışmaları yürütülmüştür. Manning pürüzlülük katsayısı ile yürütülen sayısal modelleme çalışması neticesinde de, bir önceki çalışma ile örtüşen şekilde pürüzlülük arttıkça histerik etkilerin azaldığı sonucuna varılmıştır. Bu sonuçlardan hareketle, şehirleşme ve dere ıslahı projeleri ile akarsu yataklarındaki pürüzlülüğün azalmasının akımdaki histerik etkileri arttırdığı; bununla paralel olarak permanan akımlar için türetilen direnç formüllerinin pürüzsüz yataklarda, pürüzlü yataklarda olduğu kadar doğru sonuç veremeyebileceği sonucu ortaya çıkmaktadır.

Mehmet Buğra Baykuş
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2015
00
Master'sOpen AccessEN

Pasifik Okyanusu dalga iklimi değişkenliğine büyük ölçekli iklim indislerinin etkisinin değerlendirilmesi

Wave variability and connections with climate indices were analyzed in the Pacific Ocean. Monthly significant wave data from five stations were used. The dominant modes of significant wave height variability were determined by continuous wavelet transform. The wave climate variability along with large scale climate indices was investigated at 5 buoy stations located in the Pacific Ocean. The monthly mean values of 𝐻𝑠 indicates that the summer seasons have the lower wave height and the winter season have the higher wave height. The trend test analysis on both significant wave heights 𝐻𝑠 and climate indices by using the XLSTAT software and Mann-Kendall trend test method demonstrated that there is no trend in buoy stations and the indices of Niño 3.4, PNA, MEI, PDO, except SOI that there is a significant increasing in this index. In the monthly correlation between significant wave heights and climate indices it is found that, there is weak correlations between significant wave height and MEI index with a correlation coefficient of r = 0.32 in the Santa Maria region (46011) and with a correlation coefficient of r = 0.31 in the Papa region (46006). Also, there is weak correlation between 𝐻𝑠 and PNA index with a correlation ceofficent of r = 0.43 in the buoy (46011) which is located in the region of Papa. The cross correlation analysis also is done over the data and it is figured out that there is a strong correlation between climate waves and climate indices in compare of normal correlation. The wavelet power spectrum was determined from the data of length of 38, 37, 36, 32, and 18 years in buoys 46002, 46005, 46006, 46011, and 46059, respectively. This analysis illustrated that there is a significant power at annual scale during whole measurement period of significant wave height in 4 stations. And, also in 46011, there is a significant power at annual scale during the whole measurement period of significant wave height except between 1989-1991 years. Furthermore, the power spectrum analysis illustrated that there is an annual cycle in stations and climate indices. Cross-wavelet power spectrum is used to measure the relationship between two time series. This spectrum was employed to explore the possible effects of ENSO events on the wave climate variation. The results of the cross-wavelet transform analysis in this study demonstrated that there is anti-phase behavior between the significant wave heights and climate indices in 46002 and 46011 buoys. Also, it is found that wave climate variabilites have in-phase behavior with PDO index in 46005, and in-phase behavior with SOI in 46006 and 46059.

Gholamreza Mashayekhınıa
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2015
00
Master'sOpen AccessEN

Serbest yüzey akımında pürüzlü taban üzerinde ağır parçacıkların boyuna dispersiyonu

Turbulent flow has been observed by humans throughout history, and was studied by science since at least the time of Leonardo Da Vinci. Although it is yet to be fully explained, causes and effects of this natural phenomenon are covered to an extent that we are able to acquire viable and applicable data, via analytical or numerical models. One significant result of turbulence is the dispersion of material along the flow, namely longitudinal dispersion. This is also being studied along with turbulence, as it has a very significant practical importance; being very closely related to environmental pollution. This study intends to numerically solve the dispersion of heavy particles in free surface flows over rough beds, and acquire accurate results compared to those of the physical experiments. Previous models numerically solved the turbulent dispersion of heavy particles over smooth bed. Most importantly, this study will be investigating the effect of rough beds on the dispersion. The software product of this thesis will be using somewhat refined methods from the previous ones to determine the variants used to calculate the dispersion. Finally, longitudinal dispersion coefficients for particles with different settling velocities in a free surface flow with various bed roughness values are intended to be acquired. The law of the wall by Theodore Von Karman (1930), and the Van Driest velocity profile and the turbulent diffusion and dispersion physics lie fundamentally in the background of this study. Random walk method will be modelled numerically for this thesis to use one particle analysis to determine dispersion coefficients for different variations of particle settling velocities and bed roughness values. What we will need is the velocity profile across the cross-section of the flow, the wall-normal turbulence velocities and particle behavior at the upper and lower boundaries (bed and surface). For the mean x velocity, Van Driest profile has to be corrected with a wake function to be valid across the whole section of the flow. Present model will also be using Cebeci and Chang (1978) coordinate shift to inspect roughness effect on dispersion, which has never been applied on a numerical model before. For wall-normal turbulence, the model will be using Nezu and Nakagawa (1993) semi-theoretical curve based on experimental data, modified to cover the inner region of the flow by Kirca (2013) For heavy particles, a characteristic parameter representing the effect of gravity, called the Rouse parameter will be used. As the particles will be moving upwards and downwards randomly along the cross section of the flow for the random walk method, we will be using a scale to determine the length of this movement, namely the penetration length scale, which is basically the vertical size of the turbulent eddy, which carries the particle vertically. The model will be using Sayre (1968) and Sumer (1973) approximation of this length scale, smoothened by Kirca (2013) for using continuous and a differentiable value across the depth, with a tangent-hyperbolic function. Particles will encounter flow boundaries across the way. They will be considered to bounce back into the flow. For any energy loss that would occur in nature, the model will be using a tuning parameter. To model the bouncing effect, a piecewise function by Kirca (2013) will be used. The model is tested for naturally buoyant particles over smooth bed, for various Ref values from 500 to 50000, for heavy particles such as β = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1 and 1,5 over smooth wall (ks+ ˂ 5) and for ks+ roughness values from 5 to 2000 and β = 0.1, 0.2, to 0.9 and 1. The software model seems to provide results that agree with the previous studies both numerical and analytical. As for the innovative part of this study, Cebeci-Chang coordinate shift was included in the model along with the Coleman and Alanso wake function correction to have a refined profile and be able to inspect the effect of bed roughness on the dispersion of the heavy particles. Results show that, for neutrally buoyant particles, as roughness increases, dispersion coefficient tends to slightly decrease, especially when the roughness elements penetrates deeper into the flow domain (i.e. for high ks/h values). As the settling velocity of the particles increase, however, the effect of roughness on the dispersion seems to fade.

Selçuk Demirbaş
İstanbul Technical University · Fen Bilimleri Enstitüsü
2015
00
Master'sOpen AccessEN

Dalgakıranlarda doğal taş ve tetrapod kullanımlarının yaşam döngüsü değerlendirilmesi

This thesis aims to evaluate environmental impacts of two different kinds of armor construction of breakwater and to select convenient one.

Vasif Valıyev
İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science
2015
00
DoctorateOpen AccessTR

Kesit daralmasının soliter dalgalara olan etkisinin ve sınır tabakasının deneysel olarak incelenmesi

Doğada çok sık gözlenemeyen ve dolayısıyla da araştırmacıların üzerinde pek fazla inceleme yapma şansı bulamadıkları ve bir çeşit soliter dalga olan N-Dalga'sı bu tez kapsamında deneysel olarak labarotuvarda üretilmiş ve incelenmiştir. Özellikle deniz tabanında gerçekleşen heyelanlar ve depremler nedeniyle oluşan tsunamiler bu çeşit tekil dalgalar oluşturmaktadır. Bu nedenle tekil dalgaların incelenmesi büyük felaketler yaratan tsunami gibi afetleri daha iyi anlamamız açısından önem arz etmektedir. Bilim insanları tsunami gibi tekil dalgaları incelemeye başladıkları ilk yıllarda, bu tip dalgaların tek bir dalga tepesinden oluşan soliter dalga tipinde olduğuna kanaat getirmişlerdir. Bu minvalde soliter dalga üzerine çalışmalara ağırlık verilmiş çeşitli teorik yaklaşımlar irdelenerek sayısal ve fiziksel modeller gerçekleştirilmiştir. Mamafih tsunamilerin önceden öngörülememesi ve pek yaygın olmayan görsel kayıt ekipmanlarından dolayı gerçek bir tsunami dalgasının benzeştirilmesi ile ilgili olarak sağlam temelli ve net çalışmalar ortaya konamamıştır. Dijital teknolojideki hızlı gelişmeler sayesinde uzaktan algılama çalışmaları yaygınlaşmış, fotoğraf ve kamera teknolojileri gelişerek bir çok bireyin sahip olabileceği duruma gelmiştir. Böylelikle ilk modern bilimin başlangıcı sayılan gözlem yeteneğimiz tsunamiler konusunda da gelişmemize fırsatlar sunmuştur. 1990'lı yılların sonlarına doğru tsunami dalgasının sadece bir tepeye sahip olmadığı ve ayrıca bir de çukurun eşlik ettiği bir dalga olduğu anlaşıldı. Şeklinin N harfine benzerliğinden ötürü de N-Dalgası olarak isimlendirildi. Ayrıca N-dalgası için dalga tepesinin dalga çukurundan önce geldiği durum için "Leading Elevation N-wave (LEN)" ve dalga çukurunun dalga tepesinden önce geldiği durum için "Leading Depression N-wave (LDN)" tanımları yapılmıştır. Bu ilk gözlemleri takip eden yıllarda araştırmacılar, çeşitli teoriler ve sayısal modeller geliştirmişler. Fakat gerek gerçek bir tsunamiye ait kayıt olamaması gerekse de labaratuvarlarda bu tip dalgarı üretmeye müsait dalga üreticilerinin bulunmamasından dolayı teorilerilerini ve sayısal modellerinin doğruluğunu onaylamakta sıkıntılar yaşamışlardır. 2004 yılına geldiğimizde 26 Aralık günü Hint Okyanusu'nda meydana gelen ve Sumatra Depremi olarak da adlandırılan deniz altı depremi sırasında büyük bir tsunami meydana gelmiştir. Toplam 14 ülkeden 230000 insanın hayatını kaybettiği bu afet sırasında tesadüfen o bölgede bulunan "Mercator" isimli Belçika bandıralı bir yat bu tsunamiye ait bir su seviyesi değişimi kaydı almayı başardı. Bu tarihten sonrada N-Dalgasına ait teoriler gözden geçirildi, yenilendi ve daha sağlam temellere oturtuldu. Güncel çalışmalara göre artık N-Dalgası biri pozitif diğeri negatif genliğe sahip ve aralarında faz farkı bulunan iki adet soliter dalganın süperpozisyon hali olarak tanımlanmaktadır. Halen emekleme aşamasında bulunan araştırmalarda N-Dalgası fiziksel olarak laboratuvarlarda yeni yeni oluşturulmaya başlanmış olup bu konu ile ilgili çok kısıtlı sayıda çalışma mevcuttur. Sadece İstanbul Teknik Üniversitesi Hidrolik Laboratuvar'ı bünyesinde bulunan ve burada geliştirilen özel bir piston mekanizması sayesinde 23.5m x 1.0m x 0.5m boyutlarındaki dalga kanalında N-dalgası üretilebilmektedir. Bu çalışma kapsamında ise N-dalgasının fiziksel özelliklerini ortaya koymak amacıyla bir çalışma yürütülmüştür. Böylelikle bu konudaki literatürde bulunan boşluk doldurulmaya çalışılmıştır. Bu minvalde iki ana başlık altında çalışmalar yürütülmüştür. İlk olarak N-dalgasına ait ortalama akım hızı, türbülans ve taban kayma gerilmesi gibi akım özelliklerini incelemek maksadıyla taban sınır tabakasında ölçümler yapılmıştır. Daha sonrasında ise haliç, boğaz, koy gibi morfolojik kıyı şekillerinin etkilerini daha iyi anlayabilmek açısından basitleştirilmiş bir kanal daraltma işlemi gerçekleştirilmiştir. Böylelikle N-dalgasının fiziksel özelliklerinin kanal daralması ile nasıl değiştiği ortaya konulmuştur. N-dalgasının, doğası gereği permanan ve periyodik olmamasından ötürü fiziksel karakteristiklerinin ortaya konması amacıyla grup ortalaması (ensemble average) yöntemi benimsenmiştir. Bu yöntem permanan olmayan akımların incelenmesinde kullanılan bir yöntemdir (Sumer v.d., 2010). Bu minvalde N-dalgası 40 defa üretilmiş ve eş zamanlı olarak taban yakınında 35 noktada hız profili ve su yüzü değişimi ölçümleri yürütülmüştür. Bunlara ek olarak yine aynı dalgaya ait serbest yüzey akım hızının belirlenmesi amacıyla farklı derinliklerde yine hız profili ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Açık denizde oluşan tsunamiler kıyılara yaklaştıkça kıyı morfolojisinden etkilenmektedirler. Özellikle boğaz, nehir gibi morfolojik yapılarda ilerleyişinin araştırılması bakımından ikincil bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Bu düzenekle de kanal sırasıyla 5°, 10° ve 15° tedrici olarak daraltılmıştır. Yine bu durumlarda da 2 noktada hız profili ve su yüzü değişimleri kaydedilmiştir. Toplam 70 adet gerçekleştirilen deneyler daha sonra Matlab programı ile oluşturulan kodlarla analiz edilmiştir. Bu analizler sonucunda hız profilleri, kayma gerilmesi, türbülans özellikleri gibi akım özellikleri ortaya konulmuştur. Bu minvalde grafiklerin yanı sıra akımın zamanla değişimini gösteren videolar da Ekler kısmında CD-ROM olarak sunulmuştur. Ayrıca daralmanın etkisi ve su yüzü değişimleri de bu çalışma kapsamında irdelenmiştir.

Deniz kıyılarıFiziksel model deneyiKıyı morfolojisi+3
Taylan Bağcı
İstanbul Technical University · Institute of Graduate Studies in Science
2015
00