Eksen dışı akış koşullarında gemi pervanesi kaynaklı sualtı gürültüsünün had tabanlı analizi
CFD based analysis of underwater noise generated by a marine propeller under oblique inflow conditions
- Tez No: 1011656
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TANER ÇOŞGUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde artan deniz trafiğiyle birlikte gemi kaynaklı sualtı gürültüsü, deniz ekosistemi üzerindeki etkileri nedeniyle önemli bir çevresel ve mühendislik problemi hâline gelmiştir. Gemi pervaneleri sualtı gürültüsünün başlıca kaynaklarından biri olup, literatürdeki çalışmaların büyük bölümü pervane akustiğini idealize edilmiş eksenel giriş akışı koşulları altında incelemektedir. Ancak gerçek operasyonel koşullarda pervaneye gelen akım; manevra, dümen etkisi ve gövde-akım etkileşimi gibi nedenlerle eksenel doğrultudan sapmakta ve eğik açıyla giriş yapmaktadır. Bu tez çalışmasında, eğik giriş akışı koşullarının bir gemi pervanesinin sualtı gürültü karakteristikleri üzerindeki etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Referans model olarak INSEAN E779A pervanesi kullanılmıştır. Analizler kavitasyonsuz açık su koşullarında, J = 0.88 işletme noktasında ve pervaneye gelen akış hızının 4.994 m/s olduğu durumda gerçekleştirilmiştir. Pervane şaft doğrultusunda 5°, 10°, 15°, 20° ve 25° olmak üzere toplam beş farklı eğik giriş açısı için zamana bağlı akış çözümleri elde edilmiştir. Akış alanı Reynolds-ortalama Navier–Stokes (RANS) denklemleri kullanılarak çözülmüş, elde edilen veriler Ffowcs Williams–Hawkings (FW–H) akustik analojisi aracılığıyla akustik alana aktarılmıştır. Akustik analizler iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Uzak alan analizlerinde pervane merkezinden 25D, xiv 50D ve 100D uzaklıklarda konumlandırılan alıcılar kullanılmıştır. Her mesafe için pervaneyi önden, üstten ve yandan saran üç düzlemde toplam 72 alıcı yerleştirilmiş olup, üç farklı mesafe için toplam 216 alıcıdan veri elde edilmiştir. Yakın alan analizlerinde ise tek çapta, üç eksende konumlandırılmış toplam 72 alıcı kullanılmıştır. Sonuçlar, eğik giriş açısının artmasıyla birlikte hem toplam ses basınç seviyesi (OASPL) hem de tonal bileşenlerde belirgin artışlar meydana geldiğini göstermiştir. Eksenel akış koşuluna kıyasla 25° eğik giriş açısında, 25D mesafesinde OASPL değerlerinde yaklaşık 62–65 dB aralığında artış gözlenmiştir. Bu artış 100D mesafesinde dahi 56–60 dB seviyesinde devam etmektedir. Tonal bileşenler incelendiğinde, kanat geçiş frekansı (BPF, 100 Hz) seviyesinde yaklaşık 28 dB, 2BPF (200 Hz) bileşeninde yaklaşık 31 dB ve 3BPF (300 Hz) bileşeninde yaklaşık 20 dB artış tespit edilmiştir Elde edilen bulgular, eğik giriş akışının pervane gürültüsünün hem genliğini hem de frekans içeriğini önemli ölçüde değiştirdiğini ortaya koymaktadır. Bu çalışma, gemilerin gerçekçi operasyonel ve manevra koşullarında pervane kaynaklı sualtı gürültüsünün daha doğru değerlendirilmesi gerektiğini göstermekte ve hidroakustik analizlerde eğik akış etkisinin dikkate alınmasının önemini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Increasing maritime traffic in recent years has made ship-generated underwater noise an important environmental and engineering problem due to its impacts on marine ecosystems. Ship propellers are one of the primary sources of underwater noise, and the majority of studies in the literature investigate propeller acoustics under idealized axial inflow conditions. However, under real operational conditions, the inflow approaching the propeller deviates from the axial direction due to maneuvering, rudder effects, and hull–flow interactions, resulting in an inclined inflow. In this thesis, the effects of inclined inflow conditions on the underwater noise characteristics of a marine propeller are numerically investigated. The INSEAN E779A propeller was used as the reference model. The analyses were performed under non-cavitating open-water conditions at an operating point of J = 0.88 and an inflow velocity of 4.994 m/s. Time-dependent flow solutions were obtained for five different inclined inflow angles of 5°, 10°, 15°, 20°, and 25° along the propeller shaft direction. The flow field was solved using the Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) equations, and the obtained data were transferred to the acoustic domain through the Ffowcs Williams–Hawkings (FW–H) acoustic analogy. The acoustic analyses were conducted in two stages. In the far-field analysis, receivers were positioned at distances of 25D, 50D, and 100D from the propeller center. For xvi each distance, a total of 72 receivers were arranged in three planes (front, top, and side) surrounding the propeller, resulting in 216 receivers in total for the three distances. In the near-field analysis, a total of 72 receivers were positioned at a single radius, again surrounding the propeller in three orthogonal planes. The results indicate that increasing the inclined inflow angle leads to significant increases in both the overall sound pressure level (OASPL) and tonal components. Compared to axial inflow conditions, an increase of approximately 62–65 dB in OASPL was observed at 25D for the 25° inclined inflow case. This increase persists even at 100D, with values ranging between 56–60 dB. Examination of tonal components shows an increase of approximately 28 dB at the blade passing frequency (BPF, 100 Hz), 31 dB at 2BPF (200 Hz), and 20 dB at 3BPF (300 Hz). The findings demonstrate that inclined inflow significantly alters both the magnitude and frequency content of propeller noise. This study highlights the necessity of considering inclined inflow effects in hydroacoustic analyses to achieve a more accurate assessment of propeller-induced underwater noise under realistic operational and maneuvering conditions.
Benzer Tezler
- Shock characteristics of supersonic two phase free jets
Sesüstü akışlarda iki fazlı serbest jetlerin şok yapıları
GÖKHAN ÖZKAN
- Calibration and optimization of rans turbulence models for various cases
Farklı problemler için rans türbülans modellerinin kalibrasyonu ve optimizasyonu
CEM TURUTOĞLU
Doktora
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Fault detection on automated beverage dispenser systems by using online feature extraction based neural network models
Otomatik içecek servis sistemlerinde çevrimiçi öznitelik çıkarıma dayalı nöral ağlar kullanılarak hata tespiti
AHMET DEMİREL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Ablation behavior and mechanical characterization of 2.5D needle-punched high silica–phenolic composites compared with laminated structures
Lamine yapılarla karşılaştırmalı olarak 2.5B iğneleme yöntemiyle üretilmiş yüksek silika–fenolik kompozitlerin ablasyon davranışı ve mekanik karakterizasyonu
ZEYNEP NUR AKYAZICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEHER EKEN
DR. CEYHUN TOLA
- Yığma sıcaklığının sürtünme koşullarına etkisi
The Effects of upsetting temperatures on frictional properties
ŞABAN ÖZMEL
