Investigation of the effects of solid surface characteristics on wave impact loads acting on offshore structures
Katı yüzey özelliklerini açık deniz yapıları üzerine etki eden dalga çarpma kuvvetlerine etkisinin incelenmesi
- Tez No: 819775
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH CÜNEYD KORKMAZ, DOÇ. DR. BÜLENT GÜZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Bu çalışmada, açık deniz yapılarındaki önemli yapısal elemanlardan olan dairesel kazıkların üzerine gelen dalga kuvvetleri sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Bu yapıların çokça dalga kuvvetlerine maruz kalması sebebiyle, çarpma kuvvetlerinin tespiti önem arz etmektedir. Ek olarak bu çalışmada, dalga kuvvetlerinin azaltılabilmesi için dairesel kazıkların yüzey özellikleri hidrofobik kaplama ile değiştirilip sonuçlar tartışılmıştır. Hidrofobik kaplama, suyun yüzeyle yaptığı açıyı artırarak suyun yüzeyden daha kolay ayrılmasını sağlamaktadır. Yani çalışılan senaryoda suyun yüzey üzerinde daha kolay transfer olması tahmin edilmiştir. Bu bağlamda basınç dağılımları ve yüzey deformasyonlarındaki değişimler karşılaştırılmıştır. Basınç dağılımlarını tespit etmek için üç adet basınç sensörü ve yüzey deformasyon için ise bir adet gerinim ölçer kullanılmıştır. Deneyler esnasında görüntüler alınıp, işlenmiştir böylece yüzeyin maruz kaldığı dalga formu takip edilebilmiştir. Sayısal simülasyon ölçüm noktalarının belirlenmesi, dalga frekansının ve boyunun tespit edilmesi yani deneysel modelin belirlenmesi için kullanılmıştır. Simülasyon ve deneysel çalışmanın beraber dikkate alınması, akış dinamiklerinin kapsamlı bir analizine imkân tanırken, dalga havuzlarında ölçümlerin pratik ve zaman tasarrufu sağlamıştır. Deneysel verilerin sayısal sonuçlarla karşılaştırılmasıyla, sayısal verilerin doğruluğunu sağlanmıştır. Çok fazlı akış senaryosunda serbest yüzeylerin doğru bir şekilde temsil edilmesi için sayısal çalışma, Hacimli Sıvılar yöntemini kullanmıştır. Simülasyon için kullanılan yönetici denklemler, Süreklilik denklemi ve Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes (RANS) denklemleridir. Çalışmada, dalga genliği 9 cm ve frekans olarak 0,7 Hz uygulanmıştır. Yüzey özelliklerinin değişimiyle çarpma kuvvetlerinde, konumuna bağlı olarak değiştiğini, maksimum basınçta veya etki süresinde azalma olduğunu gösterilmiştir. Ancak serbest su seviyesine monte edilen gerinim ölçerde, %15 daha yüksek gerinimler ölçülmüştür. Bunun sebebi olarak ise, hidrofobik kaplama ile yüzeyin su iticiliğinin artmasıyla, yükselen suyun en az 1,5 cm daha silindir boyunca ilerlemesi gösterilebilir. Yüzey modifikasyonlarının, silindirik yapıların dalga kuvvetlerine tepkisini önemli ölçüde etkileyebileceğini ve deniz üstü platform tasarımı ve bakımı için değerli bilgiler sağlayabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In the present study, the wave loads occurring on cylindrical piles, which are the principal structural elements in offshore structures, were investigated both numerically and experimentally. Due to the frequent exposure of these structures to wave forces, the determination of impact forces is crucial. Furthermore, in this study, the surface characteristics of cylindrical piles were altered using a hydrophobic coating to lower wave forces, and the results were discussed. The hydrophobic coating increases the angle at which water droplets contact the surface, enabling easier separation of water droplets from the surface. Thus, in the investigated scenario, it is anticipated that water would more readily transfer on the surface. In this context, there was a comparison between the changes in pressure distributions and surface deformations. Three pressure sensors were employed to quantify pressure distributions, and a strain gauge was employed to measure surface deformations. During the experiments, images were captured and processed, enabling the tracking of the wave profile to which the surface was exposed. Numerical simulation was employed to determine the measurement points, identify the wave frequency and amplitude, and establish the experimental model. The combined consideration of simulation and experimentation allows for a comprehensive analysis of flow dynamics while providing practicality and time efficiency in measurements conducted in wave flumes. The contrasting of data from experiments to numerical findings validates the experiment's accuracy. For the accurate representation of the free surfaces in the multiphase flow scenario, the numerical study employed the VOF technique. The equations that governed the computation were the RANS equations and the Continuity equation. The study used wave loads of 9 cm amplitude and 0.7 Hz frequency. Findings show that the changes in surface characteristics resulted in variations in impact forces, depending on their location, with a decrease in maximum pressure or impact duration. However, strain measurements obtained from the strain gauge mounted close to the free surfaces level revealed a 15% higher strain. It can be attributed to the increased water repellence of the surface due to the hydrophobic coating, resulting in a water rise of at least 1.5 cm along the length of the cylinder. The surface modifications demonstrate their considerable influence on the response of cylindrical structures to wave forces, thereby providing valuable insights for offshore platform design and maintenance.
Benzer Tezler
- Yüksek hızlı trenlerin ürettiği titreşimlerin azaltılması için önerilen bir dalga bariyer modelinin yerinde ölçümlerle etkinliğinin araştırılması
Investigation of the effectiveness of a proposed wave barrier model for reducing vibrations generated by high-speed trains through in-situ measurements
BERNA İSTEGÜN
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN ÇELEBİ
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi yöntemi ile yeni ve özel alaşımların üretimi ve geliştirilmesi
Investigation of new and noble alloys productions by self-propagating high-temperature synthesis method
MURAT ALKAN
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN
- Göllerdeki hidrodinamik dengeye sismik salınımların etkisinin araştırılması
Investigation of the effects of seismic waves on hydrodynamic regime of lakes
MURAT AKSEL
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SEDAT KABDAŞLI
- Sualtı patlamalarının saha ölçümleri ve sayısal modellemelerle incelenerek civardaki deniz araçlarında hasar tahminleri yapılması
Investigation of underwater explosions by field measurements and numerical modelings to estimate damages on nearby platforms
ALPASLAN TATLISULUOĞLU
Doktora
Türkçe
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR BEJİ
- Zeytinburnu bölgesinde yerel zemin koşullarının zemin büyütmesine etkisi
Effects of local soil conditions on site amplification for Zeytinburnu region
YASİN BAYRAKLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGeoteknik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA ANSAL