Uçuş güverteli bir savaş gemisi etrafındaki akışın deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of flow around a warship with a flight deck
- Tez No: 938001
- Danışmanlar: PROF. DR. SEYFETTİN BAYRAKTAR, DOÇ. DR. ALİ DOĞRUL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- 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: 157
Özet
Uçuş güvertesine sahip askeri gemilerde hava akışı oldukça karmaşıktır ve helikopter operasyonlarının güvenliği açısından kritik bir rol oynar. Geminin hareketi, çevresel faktörler ve rüzgâr akışı, güverte üzerindeki türbülanslı yapıların oluşumuna neden olarak helikopter operasyonlarını etkileyebilir. Bu tezde, NATO-GD gemi modeli etrafındaki hava akışı deneysel ve sayısal yöntemlerle detaylı olarak analiz edilmiştir. Deneysel çalışmalar, rüzgar tünelinde gerçekleştirilmiş ve gemi etrafındaki aerodinamik yükler farklı rüzgâr açılarında ölçülmüştür. Baş taraftan gelen rüzgâr (WOD = 0°) için beş farklı Reynolds (Re) sayısında, kıç taraftan gelen rüzgâr (WOD = 180°) için tek bir Re sayısında tek eksenli kuvvet ölçümleri yapılmıştır. Atmosferik sınır tabaka ve üniform akış olmak üzere iki farklı hız profili test edilmiş, her ölçüm 10 tekrar ile gerçekleştirilerek istatistiksel güvenilirlik artırılmıştır. Deneysel belirsizlik analizi ISO standardına göre hesaplanmıştır. Sayısal analizlerde, URANS ve DES türbülans yöntemleri kullanılarak NATO-GD ve ONRT gemileri üzerinde hesaplamalar yapılmıştır. URANS yönteminin küçük girdapları ve türbülans yapılarının detaylarını yakalamakta yetersiz kaldığı, buna karşın DES yönteminin akış alanını daha iyi modellediği ve deneysel verilerle daha uyumlu olduğu görülmüştür. ONRT gemisi için ölçek etkisi analiz edilmiş, NATO-GD gemisi için girdap merkezleri belirlenmiş ve rüzgâr açısına bağlı değişimler değerlendirilmiştir. Gemi üzerindeki hava akışı, helikopter rotor performansını doğrudan etkilediğinden, bu tezde gemi-rotor etkileşimi frekans düzleminde analiz edilmiştir. NATO-GD gemisi için, helikopterin güverteye farklı açılardan yaklaşmasını simüle eden düz, çapraz ve L şeklinde yanaşma senaryoları incelenmiştir. Her bir senaryoda rotorun maruz kaldığı türbülans yapıları analiz edilerek avantaj ve dezavantajlar belirlenmiştir. Her üç yanaşma şekli incelendiğinde L şeklinde yanaşma durumunda düşey yönlü frakanslar azaltırken, doğrudan yanaşma yatay hareketleri sınırlamaktadır. Çapraz yanaşma ise her iki yönde dengeli bir yapı sunmuştur. Bu çalışma, deneysel ve sayısal analizleri birleştirerek askeri gemilerdeki hava akışının ve gemi-rotor etkileşiminin anlaşılmasına katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
A Airflow around naval ships with flight decks is highly complex and plays a critical role in the safety of helicopter operations. The ship's movement, environmental factors, and wind flow contribute to the formation of turbulent structures over the deck, which can affect helicopter performance. This thesis presents a detailed analysis of the airflow around the NATO-GD ship model using both experimental and numerical methods. Experimental studies were conducted in a wind tunnel, where aerodynamic loads around the ship were measured at different wind speed. For headwind conditions (WOD = 0°), force measurements were performed at five different Reynolds (Re) numbers, while for tailwind conditions (WOD = 180°), a single Re number was tested. Experimental uncertainty was evaluated according to ISO standards. In numerical analyses, computations were performed on NATO-GD and ONRT ship models using URANS and DES turbulence methods. It was observed that the URANS method struggled to capture small vortices and detailed turbulent structures, whereas the DES method provided a better representation of the flow field and showed improved agreement with experimental data. Scale effects were analyzed for the ONRT ship, and vortex centers were identified for the NATO-GD model to assess variations with wind angle. Since airflow over the ship directly affects helicopter rotor performance, ship-rotor interaction was analyzed in the frequency domain. For the NATO-GD ship, three different approach scenarios straight, oblique, and L-shaped were simulated. The turbulent structures affecting the rotor were examined for each case, and their advantages and disadvantages were identified. The L-shaped approach reduced vertical frequency components, while the straight approach limited lateral movement. The oblique approach provided a balanced response in both directions. This study contributes to understanding airflow and ship-rotor interaction in military ships by integrating experimental and numerical analyses.
Benzer Tezler
- Computational fluid dynamics simulations of ship airwake with a hovering helicopter rotor
Gemi iz bölgesinde askıda duran helikopter rotor hesaplamalı akışkanlar dinamiği simulasyonları
EZGİ ORBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
YRD. DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- A numerical investigation of flow around superstructure of a surface combatant
Askeri bir geminin üstbinası etrafındaki akışın sayısal olarak incelenmesi
SİNEM ÖKSÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ DOĞRUL
- Structural weight optimization of a naval ship helideck
Askeri gemilerde helikopter güvertesinin yapısal ağırlık optimizasyonu
OLGUN GÜVEN HIZIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YALÇIN ÜNSAN
- Hangar kenar modifikasyonu ile basitleştirilmiş fırkateyn modeli hava izinin iyileştirilmesi
Improvement of ship airwake of a simplified frigate model with hangar edge modification
TUNAHAN ŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ORAL ÜNAL
- Flow characterization of full, partial, and inclined ground effect
Tam, kısmi ve eğik yer etkisinin akış karakterizasyonunun çıkarılması
GÖKTUĞ KOÇAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET METİN YAVUZ
DR. VOLKAN NALBANTOĞLU