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.