Yüzer platformlarda demirleme davranışının hesaplamalı akışkanlar dinamiği tabanlı incelenmesi
CFD-based investigation of mooring behavior in floating platforms
- Tez No: 977967
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TANER ÇOŞGUN, DOÇ. DR. AHMET YURTSEVEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Computational fluid dynamics (HAD)
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, yüzer platformların demirleme sistemleriyle birlikte dinamik davranışları Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Artan enerji ihtiyacı ve iklim değişikliği ile mücadele kapsamında, derin denizlerde kurulacak yüzer enerji yapılarının güvenli ve verimli çalışabilmesi için uygun demirleme sistemlerinin tasarımı kritik öneme sahiptir. Çalışmada, silindirik bir yüzer platform ticari HAD yazılımı kullanılarak modellenmiş, viskoz ve sıkıştırılamaz akış alanı URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes) denklemleri ile tahmin edilmiş, SST k-ω türbülans modeli uygulanmıştır. Serbest yüzey etkisi VOF (Volume of Fluid) yöntemiyle temsil edilmiş ve demirleme sistemi katener modülü kullanılarak doğrudan HAD ortamında modellenmiştir. Modelin doğrulanması amacıyla, literatürdeki deneysel serbest salınım testleri ve düzenli dalga koşullarındaki hareketler sayısal olarak tekrarlanmış ve deneysel verilerle yüksek uyum (düşey yöndeki hareketinde % 1,4, diğer testlerde % 5'in altında fark) sağlanmıştır. Demirlemesiz durumda periyot tahmininde tam uyum, genlik tahmininde % 0.94 sapma; demirlemeli durumda periyot tahmininde % 0.63, genlik tahmininde % 0.12 sapma elde edilmiştir. Düzenli dalga koşullarında heave hareketi % 1.4 hata ile tahmin edilmiştir. Bu sonuçlar, iki serbestlik derecesiyle oluşturulan sayısal kurulumun akışkan-platform ve demirleme sisteminin bütünleşik hareketini doğru şekilde yakaladığını göstermektedir. Çalışmanın ana bölümünde, üçlüden altılıya farklı sayıda ve çeşitli geometrik yerleşimlere sahip yedi farklı demirleme dizilimi düzenli dalga koşullarında analiz edilmiştir. Sonuçlar, zincir sayısının yanı sıra zincirlerin yerleşim geometrisinin de yük dağılımı ve platform hareketleri üzerinde kritik rol oynadığını ortaya koymuştur. Simetrik dizilimler daha kararlı davranış sergilerken, asimetrik düzenlemelerde zincir üzerindeki kuvvette düzensiz salınımlar gözlenmiştir. Elde edilen bulgular, yüzer enerji yapılarının daha güvenli ve verimli tasarlanmasına yönelik mühendislik uygulamalarına veri sağlayacak olup, gelecekte modelin altı serbestlik dereceli hareketler ve düzensiz dalga ve akıntı koşullarını içerecek şekilde genişletilmesi planlanmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the dynamic behavior of floating platforms integrated with mooring systems was comprehensively investigated using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. In the context of increasing energy demand and the fight against climate change, the design of suitable mooring systems is of critical importance to ensure the safe and efficient operation of floating energy structures to be deployed in deep seas. In the study, a cylindrical floating platform was modeled using commercial CFD software. The viscous and incompressible flow field was predicted by solving the Unsteady Reynolds-Averaged Navier–Stokes (URANS) equations with the application of the SST k– turbulence model. The free surface was captured using the Volume of Fluid (VOF) method, and the mooring system was directly modeled within the CFD environment through a catenary module. For model validation, free-decay tests and regular wave conditions from the literature were reproduced numerically and showed strong agreement with experimental data (1.4%difference in vertical motion and below 5%in other tests). In the unmoored case, period predictions achieved full agreement, while amplitude predictions differed by 0.94 %. In the moored case, the period prediction difference was 0.63 % and the amplitude prediction error was 0.12 %. Under regular wave conditions, the heave motion was predicted with an error of 1.4 %. These results demonstrate that the two-degree-of-freedom numerical setup successfully captured the coupled motion of the fluid, platform, and mooring system. In the main part of the study, seven different mooring configurations, ranging from three to six lines with various geometric arrangements, were analyzed under regular wave conditions. The results revealed that both the number of lines and their geometric arrangement play a critical role in load distribution and platform motions. While symmetric configurations exhibited more stable behavior, asymmetric layouts led to irregular oscillations in mooring line forces. The findings provide valuable insights for engineering applications aimed at the safer and more efficient design of floating energy structures. Future work will focus on extending the model to six degrees of freedom and incorporating irregular wave and current conditions.
Benzer Tezler
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
- Uzun zincirli bazı alkil aromatik hidrokarbonların yüzey aktif madde olarak kullanım alanlarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
SAADET YAPAR
