Simülasyon yönetimli tasarım metodu ile bir tekne formunun parametrik tasarımı ve optimizasyonu
Parametric design and optimization of a hull form by means of simulation based design method
- Tez No: 671769
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BEKİR ŞENER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- 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: 177
Özet
Günümüzde yapılan tasarımlar sıkı bir şekilde geçmiş tecrübelere, referans çalışmalara bağlıdır. Bilgisayar destekli tasarım (BDT) yöntemleriyle dizayn edilen teknelerin hidrodinamik performansı hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemleri ile nümerik olarak kontrol edilmektedir. Formun hidrodinamik performansını iyileştirmek için yapılacak olan çalışmaların ne kadar verimli olacağı, ne kadar zaman alacağı tamamen tasarımcının geçmiş tecrübelerine ve sezgilerine dayanmaktadır. Son zamanlarda, tasarım sürecini hızlandırmak ve verimini artırmak için BDT ve HAD yöntemlerinin eş zamanlı ve birbirlerini besleyecek şekilde çalışması üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışmaların sonucunda BDT ve HAD yöntemlerinin efektif entegrasyonu için bir metodoloji oluşturulmuştur: Simülasyon Yönetimli Tasarım (SYT). Bu tezin amacı, Simülasyon Yönetimli Tasarım yöntemini temel alarak yeni nesil form tasarımı, analiz, varyasyon ve optimizasyon yaklaşımlarının tekne form optimizasyonu için bir arada ve otomatikleştirilmiş bir şekilde kullanıldığı metodoloji sunmaktır. Sunulan metodoloji, yüksek hızlı R/V Athena (araştırma teknesi) teknesinin 1/8.25 ölçekli modeli olan Model 5365 formu üzerinde uygulanmıştır. Bunun için öncelikle Model 5365 formu tam parametrik olarak modellenecektir. Benzer sınıflardaki tekneler incelenmiş, sistematik varyasyon çalışmasında kullanılacak olan global parametrelerin sınırları belirlenmiştir. Devamında bu global parametrelerin sistematik olarak değiştirilmesi 30 adet form oluşturulmuş, oluşturulan formların direnç ve denizcilik analizleri gerçekleştirilip stabilite kontrolleri yapılmıştır. Tasarım değişkenlerinin dirence ve denizciliğe olan etkisi incelendikten sonra, formlar çeşitli ağırlıklara sahip senaryolar ile değerlendirilmiştir. Bu formların içerisinden seçilen bir form üzerinde direnç ve denizcilik performansları bakımından çok-amaçlı optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Çok-amaçlı optimizasyon aşamasında, sistematik varyasyon aşamasındakinin aksine, tasarım değişkenleri olarak lokal parametreler kullanılmıştır. Bir genetik algoritma yardımıyla 72 adet form oluşturulmuş, oluşturulan formların direnç ve denizcilik analizleri gerçekleştirilip stabilite kontrolleri yapılmıştır. Bastırılmamış en iyi çözümler, amaç fonksiyonlarının çeşitli ağırlıklara sahip olduğu senaryolar ile değerlendirilmiş, her bir senaryo için optimum tekne formu önerilmiştir. Senaryolarda ortaya çıkan optimum formlar, ana form ile karşılaştırılmıştır. Yapılan çok-amaçlı optimizasyon çalışmasına ek olarak, gemi hidrodinamiği gibi ister çatışmalarının bulunduğu problemlerde çok-amaçlı optimizasyon yöntemlerinin kullanımının önemini vurgulamak amacıyla sadece toplam direnç kuvvetinin dikkate alındığı ve genetik algoritma yardımıyla 72 adet formun oluşturulduğu tek-amaçlı optimizasyon çalışması gerçekleştirilecek, sonuçlar yorumlanacaktır. Tez çalışmasında önerilen ve bir uygulamasının yapıldığı Simülasyon Yönetimli Tasarım (SYT) metodolojisi kapsamında, BDT ve HAD yöntemleri CAESES yazılımı çatısı altında toplanmış; entegre ve otomatik bir sistem halinde kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Today's designs are strictly dependent on past experiences and reference studies. The hydrodynamic performance of boats designed with Computer Aided Design (CAD) methods is thereafter numerically controlled by Computational Fluid Dynamics (CFD) methods. The efficiency of study to improve the hydrodynamic performance of the form and how long it will take depends entirely on the past experiences and intuitions of the designer. Recently, researchers have carried out studies on simultaneous interoperability of CAD and CFD methods in order to accelerate the design process and increase its efficiency. As a result of the studies, a methodology was created for effective integration of CAD and CFD methods: Simulation Based Design (SBD). The aim of this thesis is to present a methodology in which new generation form design, analysis, variation and optimization approaches are used together and in an automated manner for hull form optimization, based on the Simulation Based Design (SBD) method. The presented methodology has been applied on the Model 5365 form, a 1/8.25 scale model of the transom-stern, high speed R/V Athena (research vessel). For this purpose, Model 5365 form will be modeled as fully parametric. Similar vessels were examined, and the limits of the global parameters to be used in the systematic variation study were determined. Subsequently, these global parameters were changed systematically, 30 forms were created, resistance and seakeeping analysis of the created forms were performed and stability checks were made. After examining the effect of design variables on resistance and seakeeping, forms were evaluated with scenarios of various weights. A multi-objective optimization study was carried out in terms of resistance and seakeeping performances on a form selected among these forms. In the multi-objective optimization stage, unlike in the systematic variation stage, local parameters were used as design variables. With the aid of a genetic algorithm, 72 forms were created, resistance and seakeeping analysis of the created forms were performed and stability checks were made. The non-dominated best solutions are evaluated with scenarios where objective functions have various weights, and optimum hull form is proposed for each scenario. The optimum forms were compared with the main form. In addition to the multi-objective optimization study, a single-objective optimization study will be carried out in which only the total resistance force is taken into account. 72 forms are created with the help of genetic algorithm in order to understand the importance of the use of multi-objective optimization methods in problems that have requirement conflicts such as ship hydrodynamics. Within the scope of the Simulation Based Design (SBD) methodology suggested in the thesis study and in which an application was made, the CAD and CFD methods were gathered under CAESES software; used as an integrated and automated system.
Benzer Tezler
- A novel artificial intelligence based energy management system for microgrids
Mikro şebekeler için yapay zeka temelli yeni bir enerji yönetim sistemi
NECATİ AKSOY
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ
- Modeling and simulation methods in power electronics and design and simulation of a shunt active power filter using MATLAB/SIMULINK
Güç elektroniğinde modelleme ve simulasyon metodları ve MATLAB/SIMULINK programıyla parallel aktif güç filtresi tasarımı ve simulasyonu
KAMİL ÇAĞATAY BAYINDIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUAMMER ERMİŞ
- Çifte kaynak kısıtlı grup teknolojisi üretim sistemlerinin bozucu faktörlere dayanıklı tasarımı
Robust design of dual resource constrained group technology production systems
MUSTAFA AKHUN
Doktora
Türkçe
1999
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. M. BÜLENT DURMUŞOĞLU
- Simulation and life cycle assessment of combined bioheat and biopower plant using hungary oak (Quercus frainetto L.) coppices as a feedstock
Macar meşesi (Quercus frainetto L.) baltalıklarını hammadde olarak kullanan birleşik biyoısı ve biyogüç santralinin simülasyonu ve yaşam döngüsü analizi
FAHRİYE ENDA TOLON
Doktora
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
- A Model for the simulation and control of unsteady open channel flow in irrigation canals
Sulama kanallarındaki kararsız açık kanal akımının simulasyon v4e kontrolu için bir model
HANDE AKÇAKOCA
Doktora
İngilizce
1996
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHA SEVÜK