Experimental investigation of the mass ratio effect on vortex-induced vibrations of circular cylinders
Kütle oranının dairesel kesitlerde oluşan girdap kaynaklı titreşimler üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi
- Tez No: 612318
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDİ KÜKNER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deniz Bilimleri, Gemi Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Marine Science, Marine Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Açık Deniz Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
İnsanoğlu varolduğu yıllardan beri doğaya karşı bir mücadele içerisinde olmuş ve onun getirdiği zorlukları yenmek için sürekli olarak kendini geliştirmek yeni çözüm yolları bulmak zorunda kalmıştır. Bu mücadele ilk başlarda karada başlamışsa da daha sonra denize açılma zorunluluğu kaçınılmaz bir hal almış ve insanlığın deniz ile olan macerası başlamıştır. İnsan denizi anlayıp ona karşı çözümler ürettikçe üzerinde yolcukluklar yaparken aynı zamanda denizin gücüne karşı koyup sabit durmaya, sualtında avcılık haricinde araştırmalar, keşifler yapmış kaynak aramaya başlamıştır. Denizden beklentiler arttıkça getirdiği yeni zorluklar ile karşılaşılmış ve bunlara da çözüm yolları üretilmek zorunda kalınmıştır. Bu çözüm yolları ilk zamanlarda basitçe ve ağırlıklı olarak tecrübe kökenli olsa da insanlık kendini diğer canlılardan ayıran en büyük özellik olan aklı ve onun belki de en büyük hediyesi bilimi kullanmaya başlamış ve günden güne, sürekli üzerine ekleyerek bugünlere gelebilmeyi başarmıştır. Bu karşılaşılan problemlerden birisi akışkan-yapı etkileşimi (fluid-structure interaction) dir. Bu aslında çok uzun zamandır görülmesine rağmen anlaşılması ve tariflenmesi zaman almış hala üzerinde yeterli çalışma olmayan bir fenomendir ve pek çok araştırmacının üzerinde çalışmasını sürdürdüğü geniş bir alandır. Konunun üzerinde çokça araştırma yapılıyor olmasının esas nedeni bu etkileşimin mühendislikte zarar verici etkilerinin olmasıdır. Bu etkilerden en bilineni 1940 yılında açıldıktan dört ay gibi kısa bir süre sonra çöken Tacoma Köprüsü'dür. Köprüyü yıkan rüzgarların etkisi olsa da aynı problemlerin suda da oluştuğu gözlenmiş ve ve aslında bu sorunun akışa bağlı geliştiği tespit edilmiş ve literatüre flow-induced motions (FIMs) olarak geçmiştir. Deniz yapıları dizaynında üzerinde çalışmalar yapılıp literatür geliştirildikçe FIMs daha fazla hesaba katılmaya başlanmış ve temel dizayn kriterlerinden biri haline gelmiştir. Özellikle daimi olarak akıntı/akışa maruz kalan denizaltı boru/kablo hatları, petrol platformları, açık deniz rüzgar türbini kaideleri gibi dairesel kesite sahip yapılarda FIMs ve onun üzerinde en çok çalışılan kısmı olan Girdap Kaynaklı Titreşimlerin (Vortex Induced Vibrations – VIVs) yapı üzerinde ki etkileri günümüz bilim insanları ve mühendislerince anlaşılmaya ve etkileri azaltılmaya çalışılmaktadır. Zaman ile yapılan çalışmalar sonucunda anlaşılmıştır ki akış kaynaklı hareketler her zaman için olumsuz sonuçlar doğurmamaktadır. Konu anlaşılıp bu fenomenin karakteristiği çözüme kavuşturuldukça aslında bu hareketlerin olumlu yönde de kullanılabileceği, doğanın insanlığa vermiş olduğu bir enerji kaynağı olarak değerlendirilebileceği ve bunu yaparken çevreye en az zarar ile sürdürülebilir bir şekilde enerji üretilebileceği görülmeye başlanmıştır. Bu çalışmada girdap kaynaklı titreşimler üzerine literatür araştırması yapılmış, konunun anlaşılabilir olması için terimler ve olgular açıklanmaya çalışılmıştır. Şu açıktır ki konu üzerinde hala pek çok araştırmacı çalışmasını sürdürdüğünden ileri ki yıllarda bu ve buna kaynak olan çalışmalarda yer alan bilgiler doğruluğunu ya da güncelliğini yitirebilcektir. Deneylerin gerçekleştirilmesi için bir adet test ekipmanı tasarlanarak üretilmiş ve genel hatları ile dizayn kriterlerinden bahsedilmiştir. Deneylerin yapılması esnasında mümkün olduğunca hassas bir şekilde çalışılmış, ülkemizde pek araştırılma şansı bulamamış bu konu için ileride yapılacak çalışmalara ufakta olsa bir katkıda bulunulması düşünülmüştür. Kütle oranının etkisinin anlaşılabilmesi için dört farklı test kombinasyonu oluşturulmuş ve aynı akıntı hızlarında verdikleri tepkiler kaydedilmiştir. Deneylerde elde edilen veriler işlenerek çeşitli grafikler oluşturulmuş, bu grafikler ve sonuçlar incelenmiştir. Deney sonuçlarının haricinde çalışmanın temeli olan matematiksel model de eklenerek konunun bütünlük sağlaması amaçlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Mankind has been in a struggle against nature since its existence and has had to find new solutions to constantly improve itself in order to overcome its difficulties. Although this struggle started on land at first, the obligation to sail later became inevitable and humanity's adventure with the sea began. While human beings understand the sea and create solutions against it, while at the same time they are resisting the power of the sea and standing still, underwater hunting, research and discovery has started to find resources. As the expectations from the sea increased, new challenges were encountered and solutions were created. Although these solutions were first and foremost based on experience, humanity began to use science, which is the greatest feature that distinguishes itself from other living things, and perhaps its greatest gift, and has managed to come to these days by constantly adding on it. One of these problems is fluid-structure interaction. This is a phenomenon that has been seen for a long time, but it has taken time to be understood and described. The main reason why a lot of research is being done on this subject is that this interaction has damaging effects in engineering. The most well-known of these effects is the Tacoma Bridge, which collapsed in just four months after it was opened in 1940. Although the impacts of the bridge-breaking winds have been observed, the same problems have also been observed in water, and in fact, this problem has been determined to be flow-dependent and has been reported in the literature as flow-induced motions (FIMs). As studies on marine structures design and literature were developed, FIMs began to be taken into account more and became one of the basic design criteria. Today's scientists and engineers are trying to understand and reduce the effects of FIMs and Vortex Induced Vibrations (Vortex Induced Vibrations - VIVs) on the structure in circular cross-section structures such as submarine pipes / cable lines, oil platforms, offshore wind turbine bases. As a result of studies conducted with time, it is understood that flow-induced movements do not always have negative consequences. As the subject is understood and the characteristic of this phenomenon is solved, it is seen that these movements can be used in a positive way, can be evaluated as an energy source given to humanity by nature and in this way, energy can be produced in a sustainable way with minimum harm to the environment. In this study, literature research on vortex induced vibrations has been done and terms and phenomena have been tried to be explained in order to make the subject understandable. Obviously, since many researchers are still working on the subject, the information contained in this and the studies that are the source of this will lose its accuracy or outdated. Test setup was designed and manufactured to carry out the experiments and the general criteria for design were mentioned. During the experiments, it has been studied as precisely as possible and it has been thought to make a small contribution to the studies to be done in the future will. In order to understand the effect of the mass ratio, four different test combinations were formed and their responses at the same flow rates were recorded. The data obtained from the experiments were processed and various graphics were created and the results were examined. Apart from the experimental results, the mathematical model which is the basis of the study was added and the integrity of the subject was ensured.
Benzer Tezler
- Düşük reynolds sayılı akışlarda girdap kaynaklı titreşimlerin incelenmesi
Investigation of vortex-induced vibrations in low reynolds number flows
ASİYE KARAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BAL
- Effect of tip flow on vortex induced vibration of circular cylinders
Dairesel silindirlerin girdap kaynaklı titreşimlerine uç akımının etkileri
AYTEKİN DURANAY
Doktora
İngilizce
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER KEMAL KINACI
- Küt cisimlerde sürüklenme kuvvetinin azaltılması için kilitlenmiş girdap oluşumlarının deneysel yöntemlerle araştırılması
Başlık çevirisi yok
ŞEREF ERKARA
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ZEKİ ERİM
- Effect of mass ratio and passive turbulence control strips on vortex-induced vibration and galloping regions of circular cylinders
Kütle oranı ve pasif türbülans kontrolü şeritlerinin dairesel silindirlerin girdap kaynaklı titreşimi ve galop rejimine etkisi
MOSTAFA TAREK ABDELAZIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER KEMAL KINACI
- Dizel içten yanmalı motorlarda silindir içerisindeki hava hareketlerinin incelenmesi
In-cylinder flow characterization of air in diesel internal combustion engines
CEM DEMİRKESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK