Wave velocity field measurement around a rubble mound breakwater roundhead
Taşdolgu dalgakıran kafası etrafında dalga hız alanı ölçümü
- Tez No: 962236
- Danışmanlar: PROF. DR. ESİN ÇEVİK, DOÇ. DR. CİHAN ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kıyı ve Liman Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 280
Özet
Taşdolgu dalgakıranların kafa kesitinde gerçekleşen dalga-yapı etkileşimi, yapı geometrisinin eğriliği ve süreksizliği nedeniyle gövde kesitine kıyasla belirgin şekilde farklı akım karakteristikleri göstermektedir. Bu durum, dalgakıran kafası etrafında oluşan dalga dönmesinin üç boyutlu bir akım yapısına yol açmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, dalgakıran kafa kesitinin doğru şekilde tasarlanabilmesi için çevresindeki yerel hidrodinamik davranışın ayrıntılı olarak anlaşılması gerekmektedir. Buna rağmen, literatürde dalgakıran kafası etrafındaki hız alanına odaklanan laboratuvar ortamında fiziksel modelle ya da yerinde (in-situ) ölçümlerle yapılan detaylı çalışmalar sınırlı kalmıştır. Bu çalışmada, Yıldız Teknik Üniversitesi Hidrodinamik Araştırma Laboratuvarı'nın dalga baseninde gerçekleştirilen fiziksel model deneyleriyle, geleneksel bir taşdolgu dalgakıran kafa kesiti etrafındaki üç boyutlu dalga kaynaklı hız alanı incelenmiştir. Model, 1/30 ölçekli Froude benzerliği esas alınarak tasarlanmış ve kıyıya paralel olacak şekilde yatay bir tabana yerleştirilmiştir. Koruma tabakası, düzenli yerleştirme yöntemiyle dizilmiş 4 cm boyutunda küp beton bloklardan oluşturulmuştur. Deneyler, 0.60 m su derinliğinde; farklı dalga şartları içeren rüzgar dalgası ve soluğan dalgası koşullarında yürütülmüştür. Dairesel dalgakıran kafa kesitinde, 10 MHz frekanslı bir ADV (Akustik Doppler Hızölçer, Nortek Vectrino) cihazı kullanılarak, önden arkaya doğru 45° aralıklarla iv belirlenen 16 farklı noktada yatay hız bileşenlerinin (u ve v) düşey profilleri ölçülmüştür. Elde edilen bulgular, dalga yüksekliği ve periyodunun, dalgakıran kafa kesiti etrafındaki akım hızlarının uzamsal ve düşey dağılım üzerinde belirleyici bir etkisi olduğunu ortaya koymuştur. Özellikle uzun periyotlu soluğan dalgaları altında, hem açık denize bakan bölgelerde hem de yapı arkasında ve yanal kısımlarda daha büyük boyuna (u) ve enine (v) hız bileşenleri gözlemlenmiştir. Bu durum, dalga enerjisinin daha derinlere nüfuz ettiğini ve geri akımların daha kuvvetli olduğunu göstermektedir. Yüksek enerjili dalga koşullarında akım yapısı giderek daha asimetrik hale gelmiş ve anlık hızlar ±0.8 m/s seviyelerine kadar ulaşmıştır. Yapının eğrisel geometrisine bağlı olarak, özellikle uzun periyotlu dalgalar altında, teğetsel hız bileşenleri de artış göstermiş ve dönme karakteristiği taşıyan yanal akım yapıları oluşmuştur. Bu yanal hareketler, daha önce koruma tabakasında hasar oluştuğu rapor edilen bölgelerle örtüşmektedir. Ayrıca yönlü hız gül analizleri, dalga yüksekliği ve periyodunun, kıyıya yakın bölgedeki hidrodinamik yapıyı ve dalgakıran etrafındaki akım sürekliliğini etkileyen kritik parametreler olduğunu doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
The wave-structure interaction at the roundhead section of rubble mound breakwaters exhibits significantly different flow characteristics compared to the trunk section due to the curvature and geometric discontinuity of the head. This is primarily caused by wave diffraction around the breakwater roundhead, generating a complex three-dimensional flow field. Therefore, accurate design of the roundhead requires a thorough understanding of local hydrodynamic behavior. Despite this need, detailed laboratory-based or in-situ studies focusing on velocity measurements around breakwater heads remain limited. In this study, the three-dimensional wave-induced velocity field around a conventional rubble mound breakwater roundhead was investigated through physical model tests conducted in the wave basin of the Hydrodynamics Research Laboratory at Yildiz Technical University. The model was constructed at a 1/30 Froude scale and placed on a horizontal seabed. The armor layer was composed of 4 cm cube-shaped concrete blocks arranged in a single layer with regular placement. Experiments were performed at a water depth of 0.60 meters under varying wave conditions, including both wind and swell waves with different wave steepnesses and periods. Vertical profiles of horizontal velocities (u and v) were measured at 16 systematically defined locations along the circular breakwater roundhead using a ii 10 MHz Acoustic Doppler Velocimeter (ADV, Nortek Vectrino). These points were spaced at 45-degree intervals from the front to the rear of the structure. The results indicated that wave height and period have a strong influence on the spatial and vertical distribution of flow velocities around the breakwater roundhead. Vertical profiles of horizontal velocity components exhibited increasing magnitudes and steeper gradients under longer-period swell waves. In particular, swell waves generated higher longitudinal and transverse velocities not only at seaward-facing regions but also at lateral and sheltered zones, indicating deeper wave penetration and stronger return currents. The flow structure became increasingly asymmetric under higher wave energy, with instantaneous velocities reaching up to ±0.8 m/s under energetic swell conditions. Tangential velocity components also intensified along the curved perimeter of the roundhead, especially under long-period waves, suggesting the presence of rotational flow patterns. These lateral motions correspond to previously identified zones of armour instability. Additionally, directional velocity rose analyses revealed distinct bidirectional flow patterns, confirming that both wave height and period critically affect nearshore hydrodynamics and the persistence of flow structures around the breakwater roundhead.
Benzer Tezler
- Dökmetaş tipi dalgakıranlar yakınındaki düzenli dalga altında türbülans karakteristiklerinin deneysel olarak belirlenmesi
Laboratory experiments for turbulence characteristics under regular wave near the rubble mound breakwater
ÖZGÜR DURMUŞ
Doktora
Türkçe
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEVKET ÇOKGÖR
- Lineer olmayan gemi dalgalarının ışın teorisi (ray theory) ile incelenmesi
A Ray theory approach to nonlinear ship waves at low froude numbers
NURHAN KAHYAOĞLU
- Geoteknik özelliklerin belirlenmesinde sismik ve penetrasyon deneylerinin karşılaştırılması
The Comparison of in-situ seismic and penetration test for the determination of geotechnical properties
RECEP İYİSAN
- İstanbul kenti için yer tepkisi ve 3 boyutlu (3-B) kayma dalga hiz (Vs) yapısının belirlenmesi
Determination of ground response and 3 dimensional (3-D) shear-wave velocity structure beneath Istanbul city
SAVAŞ KARABULUT
Doktora
Türkçe
2012
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. STEFANO PAROLAI
PROF. A.OĞUZ ÖZEL
- Yarı dalgıç bir askeri platform tasarımı ve bu platformun hidrodinamik özelliklerinin incelenmesi
Design and hydrodynamic analysis of a semi-submersible naval platform
UTKU CEM KARABULUT
Doktora
Türkçe
2025
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ BARLAS