LİNEER OLMAYAN DALGA DİRENCİ ANALİZİNİN GEMİ HİDRODİNAMİK DİZAYNINDAKİ YERİ

Benzer belgeler
Gemi dalga direncinde lineer olmayan etkilerin hesaplamalı olarak incelenmesi

GEMİ İNŞAATI VE DENİZ TEKNOLOJİSİ TEKNİK KONGRESİ AYNA KIÇIN YÜKSEK SÜRATLİ TEKNE DİRENCİNE ETKİSİ

Saf Eğilme (Pure Bending)

MATERIALS. Basit Eğilme. Third Edition. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr. John T. DeWolf. Lecture Notes: J. Walt Oler Texas Tech University

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

YARI-KÜRESEL ENGEL KONULAN BİR KANAL İÇERİSİNDE ISI GEÇİŞİ VE AKIŞIN SAYISAL İNCELENMESİ

SU YÜZEYİNİ YIRTAN VE SİMETRİK OLMAYAN CİSİMLERİN (GEMİ, HİDROFOİL VS) DALGA DİRENCİNİN HESABI

z z Genel yükleme durumunda, bir Q noktasını üç boyutlu olarak temsil eden kübik gerilme elemanı üzerinde 6 bileşeni

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümleri MÜH 110 Statik Dersi - 1. Çalışma Soruları 03 Mart 2017

Nlαlüminyum 5. αlüminyum

NÜMERİK ANALİZ. Sayısal Yöntemlerin Konusu. Sayısal Yöntemler Neden Kullanılır?!! Denklem Çözümleri

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

GEMİ DİRENCİ ve SEVKİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

LİNEER DALGA TEORİSİ. Page 1

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

BURKULMA DENEYİ DENEY FÖYÜ

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1. YILİÇİ SINAVI ( )

Momentum iletimi. Kuvvetin bileşenleri (Momentum akısının bileşenleri) x y z x p + t xx t xy t xz y t yx p + t yy t yz z t zx t zy p + t zz

Research Article / Araştırma Makalesi INVESTIGATION OF FREE SURFACE EFFECTS OF A 2-D SOURCE MOVING WITH CONSTANT VELOCITY

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Konikler ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Doç.Dr. Hüseyin AZCAN

Quartic Authalic Projeksiyonu ve Bir Bilgisayar Programı: Pseudo

Bilginin Görselleştirilmesi

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

STATİK-MUKAVEMET 1. YIL İÇİ SINAVI m m. 4.5 m

Vektörler. Skaler büyüklükler. Vektörlerin 2 ve 3 boyutta gösterimi. Vektörel büyüklükler. 1. Şekil I de A vektörü gösterilmiştir.

PROF.DR. MURAT DEMİR AYDIN. ***Bu ders notları bir sonraki slaytta verilen kaynak kitaplardan alıntılar yapılarak hazırlanmıştır.

MEVCUT BİR TEKNENİN STABİLİTE PROBLEMLERİNİN ANALİZİ VE UYGUN ÇÖZÜM YÖNTEMLERİNİN BELİRLENMESİ

Gerilme Dönüşümü. Bölüm Hedefleri

GEMİ EĞİLME MOMENTİ ve KESME KUVVETİ KESİT ZORLARININ BUREAU VERITAS KURALLARI ve NÜMERİK YÖNTEM ile ANALİZİ

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

BÖLÜM 4 YAPISAL ANALİZ (KAFESLER-ÇERÇEVELER-MAKİNALAR)

34. Dörtgen plak örnek çözümleri

Mustafa YAĞCI, Parabol Denkleminin Yazılması

Kafes Sistemler. Birbirlerine uç noktalarından bağlanmış çubuk elemanların oluşturduğu sistemlerdir.

p 2 p Üçgen levha eleman, düzlem şekil değiştirme durumu

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

23. Sistem denge denklemlerinin direkt kurulması

KENAR TETİKLEMELİ D FLİP-FLOP

3. HAFTA DERS NOTLARI İKTİSADİ MATEMATİK MİKRO EKONOMİK YAKLAŞIM. Yazan SAYIN SAN

Polinom Tabanlı Diferansiyel Alan Hesabı Metodu (PDQM) nun İki Boyutlu Elektromanyetik Probleme Uygulanması

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

DENİZ HARP OKULU GEMİ İNŞAATI VE GEMİ MAKİNELERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

STATICS. Equivalent Systems of Forces VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS: Seventh Edition CHAPTER. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr.

GEMİ İNŞAATI VE DENİZ TEKNOLOJİSİ TEKNİK KONGRESİ YÜKSEK SÜRATLİ DEPLASMAN KATAMARANLARIN TOPLAM DİRENÇ AÇISINDAN FORM OPTİMİZASYONU

TEKNE FORMUNUN BELİRLENMESİ

BÖLÜM 2 AKIŞKANLARIN STATİĞİ (HİDROSTATİK)

SANTRİFÜJ POMPA İÇİNDEKİ AKIŞIN SAYISAL ANALİZİ. YÜKSEK LİSANS TEZİ Mak. Müh. Selçuk ATAŞ. Anabilim Dalı : MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ

3.2. Euler Yüksek Mertebeden Değişken Katsayılı Diferansiyel Denklemi

MUKAVEMET I ÇÖZÜMLÜ ÖRNEKLER

YÜKSEK FROUDE SAYILARINDA ÇALIŞAN HİDROFOİLLER ÜZERİNDE SERBEST SU YÜZEYİ ETKİSİ ÖZET

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Gözlemlerin Referans Elipsoid Yüzüne İndirgenmesi

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Gerilme. Bölüm Hedefleri. Normal ve Kayma gerilmesi kavramının anlaşılması Kesme ve eksenel yük etkisindeki elemanların analiz ve tasarımı

Doç. Dr. Muhammet Cerit Öğretim Üyesi Makine Mühendisliği Bölümü (Mekanik Ana Bilim Dalı) Elektronik posta ( ):

BİRİM ŞEKİLDEĞİŞTİRME DÖNÜŞÜMÜ

SINIR ŞARTLARININ KAPALI ORTAMLARDAKİ DOĞAL TAŞINIMLA ISI TRANSFERİ VE SICAKLIK DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL ANALİZİ

KIRILMA MEKANİĞİNE GİRİŞ

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

TAŞIMA GÜCÜ. γn = 18 kn/m m YASD. G s = 3 c= 10 kn/m 2 φ= 32 o γd = 20 kn/m3. γn = 17 kn/m3. 1 m N k. 0.5 m. 0.5 m. W t YASD. φ= 28 o. G s = 2.

KONU 8: SİMPLEKS TABLODA KARŞILAŞILAN BAZI DURUMLAR - II 8.1. İki Evreli Yöntem Standart biçime dönüştürülmüş min /max Z cx (8.1)

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

Pervane 10. PERVANE TEORİLERİ. P 2 v 2. P 1 v 1. Gemi İlerleme Yönü P 0 = P 2. Geliştirilmiş pervane teorileri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

MECHANICS OF MATERIALS

3. GEMİ DİRENCİ, GEMİ DİRENCİNİN BİLEŞENLERİ, SINIR TABAKA

DEFORMASYON VE STRAİN ANALİZİ

Sigma , 2008

Üç ayrık ölçüme dayalı parabol algoritması ile termoelektrik modülün I max, V max ve E max parametrelerinin belirlenmesi

ÖN DİZAYN AŞAMASINDA GEMİ GÜCÜNÜN BELİRLENMESİ ve DEĞİŞİK TİP GEMİLER İÇİN MODEL DENEYLERİ ile KARŞILAŞTIRILMASI

Doç. Dr. Bilge DORAN

GEMİ İNŞAATI PROJE II SEVK ANALİZİ VE MAKİNA SEÇİMİ İLE İLGİLİ GENEL ESASLAR. Proje II dersi kapsamında yapılması öngörülen çalışmanın genel hatları;

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

1/1000 ÖLÇEKLİ KADASTRO PAFTALARININ KARTOGRAFİK YÖNTEMLERLE SAYISAL HALE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ VE DOĞRULUK ANALİZİ

ÇELİK ÇATI SİSTEMLERİ HAKKINDA GENEL BİLGİ

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

TÜRKÜLER ÖZGÜMÜŞ YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

INM 305 Zemin Mekaniği

TAŞIMA GÜCÜ. n = 17 kn/m3 YASD

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Mukavemet I Final Sınavı

7. STABİLİTE HESAPLARI

İ çindekiler. xvii GİRİŞ 1 TEMEL AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ BERNOULLİ DENKLEMİ 68 AKIŞKANLAR STATİĞİ 32. xvii

MUKAVEMET FATİH ALİBEYOĞLU

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I HAVA AKIŞ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

= ε s = 0,003*( ,3979)/185,3979 = 6,2234*10-3

YAPI STATİĞİ MESNETLER

UYGULAMALI DİFERANSİYEL DENKLEMLER

GÜÇ-TORK. KW-KVA İlişkisi POMPA MOTOR GÜCÜ

GÜZ DÖNEMİ ARASINAV SORULARI. 1. Sayısal çözümleme ve fonksiyonu tanımlayarak kullanıldığı alanları kısaca açıklayınız?

AKM 205 BÖLÜM 2 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ. Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

ANALİZ ÇÖZÜMLÜ SORU BANKASI

GERİLME Cismin kesilmiş alanı üzerinde O

İstanbul Teknik Üniversitesi Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi

25. SEM2015 programı ve kullanımı

Transkript:

Gemi Mühendisliği ve Sanaimiz Sempozumu, 4-5 Aralık 004 LİNEER OLMAYAN DALGA DİRENCİ ANALİZİNİN GEMİ HİDRODİNAMİK DİZAYNINDAKİ YERİ Dr. Yük. Müh. Devrim Bülent DANIŞMAN 1, Prof. Dr. Ömer GÖREN ÖZET Gemi dalga direncini doğru olarak hesaplaabilmek gemi-form dizanı açısından vazgeçilmez bir öneme sahiptir. Bu çalışmada gemi etrafındaki akışta lineer olmaan serbest su üzei sınır koşullarını kullanan bir öntem geliştirilmiştir. İteratif bir algoritma ile çalışan bu öntemde lineer olmaan serbest su üzei koşulları, deforme olmuş serbest su üzei üzerinde ugulanmaktadır. İterason adımlarında gemi ile serbest su üzeinin tam bir ara kesitinin alınması saesinde geminin ıslak alanı gerçekte olduğu gibi alınabilmiştir. Çalışmanın sonuçlarının irdelenmesi amacıla örnek bir gemi geometrisi (Seri 60, C B =0.60) alınmış ve sonuçlar denelerle karşılaştırmalı olarak gösterilmiştir. Yapılan karşılaştırmalar, geliştirilen öntemle elde edilen sonuçların denesel sonuçlarla uum içerisinde olduğunu göstermektedir. Anahtar kelimeler: Dalga Direnci, Lineer Olmaan Sınır Koşulları, Optimizason, Gemi Formu, İteratif Algoritma. 1. Giriş Gerek form dizanında, gerekse direnç taininde önem taşıan gemi dalga direncinin saısal a da analitik olarak hesaplanması için, problem tanımlanırken çözümü kolalaştırıcı kabullerin apılması ve özel tekniklerin geliştirilmesi gerekmiştir. Teorik dalga direnci hesaplarında ilk önemli atılımı [1] apmıştır 1 İstanbul Teknik Üniversitesi Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, e-mail :bulent.danisman@itu.edu.tr, Tel: 85 639 İstanbul Teknik Üniversitesi Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi, e-mail : ogoren@itu.edu.tr, Tel: 85 6398 0

Dalga direnci günümüzde hesaplamalı olarak panel metodu, sınır elemanlar, a da sonlu hacimler gibi saısal öntemlerle hesaplanabilmektedir. Bu aklaşımların başında serbest su üzei sınır koşullarının nasıl ugulanacağı gelir. Çünkü dalga-direnci sınır değer probleminin en büük zorluğu, lineer olmaan serbest üze sınır koşuludur. Bu çalışmada gemi dalga direnci problemi çözüm öntemlerine katkıda bulunabilmek, hidrodinamik dizan için lineer olmaan etkileri katabilmek için serbest su üzei koşullarını tam olarak sağlamaı amaçlaan saısal bir öntem geliştirilmee çalışılmıştır.. Form Dizanında Saısal Yöntemlerin Yeri Dalga direnci, gemi form değişikliklerine karşı çok hassas olduğu için bir hidrodinamik dizan parametresidir. Form değişimlerinin dalga direncine etkisini, denesel çalışmalarla görmee çalışmak, model imalatında harcanan zaman ve model imalat malietleri açısından, efektif olmaacaktır. Gemi form değişikliklerinin, dalga direnci üzerindeki etkisini daha çabuk görebilmek ve dalga direncini azaltacak eni gemi formları bulmanın etkili olu, dalga direncini saısal olarak hesaplamaktan geçmektedir. [] ve [3] çalışmalarında, gemi dalga direncinin hesaplamalı olarak elde edilmesinin, gemi form dizanına nasıl ardımcı olacağını göstermişlerdir. Gemi dalga direnci probleminin bir sınır değer problemi olarak tanımlanabilmesi ve hesaplama araçlarının kapasitesinin artması saesinde, dalga direnci hesaplama öntemleri geliştirilebilmiştir, bunlardan başlıcaları Gadd [4] ve Dawson [5] in çalışmalarında sunulmuştur. Özellikle Dawson öntemi üzerine, 80 lerden beri pek çok araştırmacı bir çok ilerlemeler apmıştır. Bu öntem bir çok araştırma kurumu tarafından, olgunlaşmış bir öntem olarak anılmaktadır. Gadd [4] önteminde gemi ve serbest üzein bir kısmı dörtgen panellerle temsil edilmiştir. Paneller üzerine Rankine kanakları dağıtan Gadd, serbest su üzei koşullarını iteratif bir süreç içerisinde ugulamıştır. Dawson önteminde ise, ine gemi ve serbest üze dörtgen panellerle temsil edilmiş ve gemi üzerindeki akım çözümü Hess ve Smith [6] a göre apılmıştır. Serbest üze koşulları ise çift gövde aklaşımıla lineerleştirilmiş ve Dawson tarafından önerilen bir türev şemasıla, serbest üze üzerine ugulanmıştır. 3. Problemin Tanımı Gemi dalga direnci problemini daha ii anlamak için problemi tanımlaan bir takım kabuller apılmalıdır, bunlar şu şekilde sıralanabilir; gemi rijit bir cisimdir, koordinat sistemi Şekil 1 de görüldüğü gibi gemi üzerine sabitlenmiştir ve gemi + ekseni önünde U hızlı bir akım içindedir, geminin içinde üzdüğü akışkan sabit oğunlukta ve sıkıştırılamazdır, geminin içinde bulduğu akım çevrisizdir. 03

Yukardaki tanımlamalar doğrultusunda, gemi etrafındaki akışın, potansiel akış olacağını söleebiliriz. Bu durumda Φ (,, z) hız potansieli olmak üzere, hareketi tanımlaan denklem Laplace denklemidir: Φ = 0. Problemi sınır değer problemi olarak çözebilmek için, gemi ve serbest üze üzerindeki sınır koşullarının tanımlanması gerekir. Akım önü Şekil 1. Koordinat sistemi Gemi üzei üzerindeki sınır koşulu akışkan hızının normal doğrultusundaki bileşeninin geminin normal doğrultusundaki hız bileşenine eşit olmasını gerektirmektedir. Koordinat sistemi gemie birlikte sabitlenmiş olduğundan, akışkanın normal doğrultusundaki hızının 0 olması gerekir. Φ n Φ r = = n Φ = 0 n (gemi üzeinde) ( 1) Serbest su üzeinde ise, momentumun korunumundan Bernoulli denklemine ulaşılabilir: 1 p p = ρ( V U ) ρgz () ve serbest üze üzerinde basınç sabit olduğundan, dinamik serbest su üzei koşulu şu şekilde azılabilir; 1 ( V U ) + gz = 0 ; z = ζ için ( 3) Eğer z = ζ (, ) serbest su üzeini tanımlaacak olursa kinematik koşul olarak; Φ z Φ ζ Φ ζ = 0 ; z = ζ için. ( 4) verilebilir. Radason koşulları ise, Sabuncu [7] de aşağıdaki şekilde verilmiştir; 04

1 O ; r ve > 0 r φ (,, z) = ( 5) 1 o ; r ve < 0 r 4. Lineer Olmaan Problem İçin İteratif Bir Algoritma Geliştirilen çözüm algoritması serbest su üzei koşulunu aşağıdaki şekilde ele almaktadır: (n) φ : n inci iterason adımındaki hız potansieli δφ : Her bir iterasonda hesaplanan hız potansieli farkı. Benzer tanımlamalar dalga deformasonu (ζ ) için de geçerli olup şu kabuller apılabilir; ( n) ( n 1) ( n) ( n 1) φ = φ + δφ, ζ = ζ + δζ ( 6) Bu ifadeleri, kinematik serbest su üzei koşulunda erine koarsak; φ z + δφ φ z ( n) δφ ζ ζ ( n) φ δφ ζ δφ = 0 (7) elde ederiz. Anı şekilde dinamik su üzei koşulu kullanılarak; ( 1 ( φ ) n 1) U ζ = 1 (8) g U azılabilir (8) denklemini (7) de erine koup gerekli açılımlar apılırsa; φ ( n) ( φ φ ) φ ( φ ) 1 ( n) ( n) φ ( φ ) + gφ = 0 + z (9) elde edilir. Bu denklem aslında lineer olmaan serbest üze sınır koşuludur. Ancak dikkatli bakıldığında, bir önceki iterasona göre lineer olduğu görülür. Bu da bu sınır koşulunun iteratif bir algoritma ile kullanıldığında, iterasonlar arasında lineer çözüm apılabileceğini gösterir. Geliştirilen algoritmanın temel adımları aşağıdaki gibidir: 05

1. Serbest üze deformasonları için bir tahmin ap, ve bu tahmini serbest üze üzerinde başlangıç hız dağılımı ( ( n φ ) ; n = 0 ) bul. Bu adımda aslında tahmin erine klasik Dawson [5] çözümü apılır. Çözüme bu şekilde başlanması iterason sürecinin akınsama hızını olumlu etkilemektedir.. Gemi ve serbest üze üzerinde bir panel dağılımı tanımla. Gemi ile serbest üze dörtgen panellerle temsil edilir. Başlangıçta geminin sakin su üzei seviesinin üzerinde kalan geometrisi de panellenir. Daha sonra bu paneller değişen serbest üze şekline göre gemi ıslak alanının uum sağlaması amacıla kullanılır. 3. Serbest üze üzerinde lineer serbest üze sınır koşulunu ugula. Gemi üzerinde rijit cisim sınır koşulunu ugula ve lineer denklem takımı sistemini çöz. Bu adımda serbest su üzei koşulu Dawson [5] te verildiği şekilde ugulanmaktadır.. Orijinal Dawson öntemindeki çift gövde hız potansielinin erini bu çalışmada bir önceki iterasonda hesaplanan toplam hız potansieli almaktadır. 4. Hız ve basınç alanını hesapla. Dinamik koşul ardımıla dalga deformasonlarını eniden hesapla. Direnç, düşe kuvvet ve trim momentlerini gemi üzerindeki basınçları integre ederek hesapla. 5. Serbest su üzei panellerini deforme olmuş serbest su üzeine adapte et. 6. Yakınsamaı kontrol et ve gerekiorsa () adımından itibaren tekrar et. 5. Geometrik Adaptason Dawson önteminde kullanıldığı şeklile, sakin su düzlemine kadar apılan gemi üzei panellemesinin, lineer olmaan hesaplama süreci için değiştirilmesi ve geliştirilmesi gerekmektedir. Lineer olmaan çözüm önteminde serbest su üzei düzlemselliğini kabettiği için çift gövde aklaşımı kullanılamaz hale gelmektedir. Bunun için öntemde hesaplanan gemi üzerine dağıtılmış paneller üzerindeki birim şiddette kanağın diğer panellere etkittiği hız bileşenlerinin çift gövde olmadan hesaplanması gerekmektedir. Şekil. İterason adımları arasında üklü su hattının değişimi 06

Şekil 3. Serbest su üzei panelleri Her iterason adımında, deforme olmuş serbest su üzeindeki hız bileşenleri eniden hesaplanmalıdır, çünkü bu hız bileşenleri, bir sonraki iterason adımında bilinen ( 1) çözüm olarak kullanılacaktır ( φ n ). Bu amaçla serbest su üzeinde, bir önceki iterasondaki düğüm noktaları, alan noktaları olarak tanımlanır. Bu noktalar üzerinde hız bileşenleri eniden hesaplanır, Şekil 3. Lineer olmaan algoritmanın tam olarak gerçekleştirilebilmesi için, geminin değişen serbest üzele ara kesiti alınmalı ve hesaba dahil olan üklü su hattı üzerindeki geometrile, hesaba dahil edilmeecek olan üklü su hattı geometrisi belirlenmelidir gerekir. Bu eni geometrie göre, gemi eniden panellenecek ve bir sonraki iterason için hazır hale gelecektir, Şekil. Bu işlem için üç boutlu olarak gemii tanımlaan ve serbest su üzei ile geminin ara kesitini çıkarıp, ıslak ve kuru geometrii tanımlaarak eniden panelleen, bir geometrik aklaşım geliştirilmiştir. Bu aklaşıma daanarak azılmış program, öncelikle bütün panelleri taraarak üçgen vea dörtgen olup olmadıklarını ve hangi köşelerinin su üzerinde kaldığını saptar. Tüm köşeleri su altında (deforme olmuş serbest üze) kalan paneller üzerinde herhangi bir işlem apılmaz. Bir vea birden fazla köşesi deforme olmuş serbest üze dışında kalan paneller, eni dörtgen vea üçgen paneller oluşturacak şekilde bölünürler. Elde edilen eni köşe noktalarının koordinatları ve indisleri data dosasına işlenir. Aşağıdaki şekilde bir panelin serbest su üzeile kesişmesi görülmektedir. Şekil 4. Bir dörtgen panel ile deforme olmuş su hattının kesişimi 07

6. Saısal Çalışma ve Sonuçları Geliştirilmiş olan hesaplama algoritmasının denenmesi amacıla, bir hesaplama programı azılmış (ITU-NONLIW) ve referans bir gemi geometrisi alınarak, buna ait akış karakteristikleri belirlenmiştir. Lineer serbest su üzei koşullarının kullanıldığı hesaplama programı ITU-Dawson [8] ve denesel sonuçlarla [9] karşılaştırmalar apılarak, geliştirilmiş olan hesaplama programının lineer olmaan analize katkıları ve hesaplama kapasitesi belirlenmiştir. Bu çalışmada referans olarak, geliştirilen hesaplama programının sonuçlarının test edilmesi amacıla, standart Seri 60 formu ele alınmıştır. Seri 60 formları, blok katsaıları (C B ) 0.60 ile 0.85 arasında değişen gemilerdir. Bir çok tipte gemi, uzun ıllardan beri Seri 60 formlarına daanılarak dizan edilmiştir. Orjinalde umrubaşı olmaan bu formlar, son ıllarda apılan çalışmalarla, umrubaşlı hale de dönüştürülmüştür. Bütün form karakteristikleri çok ii bilinen bu gemilerle ilgili, bir çok araştırma kurumu detalı hesaplamalı ve denesel çalışmalar apmışlardır, [8]. Şekil 5 de, saısal hesaplamalarda en çok kullanılan form olan Seri 60 C B =0.60 formunun en kesitleri görülmektedir, Şekil 5. Seri 60 En kesitleri Şekil 7, Şekil 8 ve Şekil 8 da hesaplama algoritmasının sonuçlarının lineer ve denesel sonuçlarla karşılaştırmaları görülmektedir. Yapılacak hesaplamalar için gemi 744 adet panelle serbest su üzei ise 088 panelle arıklaştırılmıştır. 08

Şekil 6. Seri 60 formu ve etrafındaki serbest su üzeinin panellerle arıklaştırılması 450 Rw 400 350 300 50 00 method, ward(1964) long-cut, Tsai-Landweber (1975) ITU-Dawson ITU-NONLIW 150 100 50 0 Fn 7 8 9 10 11 1 13 Şekil 7. Dalga direnci karşılaştırması. 0 0-0.5-0.5 0 0.5 1 1.5 0 0.5 1 1.5 Şekil 8. Denesel ve hesapla bulunan dalga konturları. (üst taraf denesel, [8], alt taraf hesap, sol taraf lineer, sağ taraf lineer olmaan çözüm, Fn=0.31,) 09

X Z X Z Y Y Şekil 9. Lineer koşullar ile bulunmuş üç boutlu dalga deformasonları, F n =0.31. 7. Su Üstü Geometrisinin Lineer Olmaan Analizdeki Yeri Geliştirilmiş olan hesaplama önteminde, ükselen baş dalga nedenile, geminin sakin su düzlemi üzerindeki geometrisi de hesaba katılabilmektedir. Geminin baş tarafında, üklü su hattının üzerinde kalan geometri (fler), gemi direnci ve hareketleri açısından önemli bir rol onamaktadır. Fler geometrisinin dizanı, serpinti direncine, dövünmee, güverte ıslanmasına kadar pek çok hidrodinamik karakteristiği belirlemektedir. Burada dalga deformasonu üzerine fler etkilerini gözlemleebilmek için üzerinde hesapları apılmış olan Seri 60 formundaki gemi, iki değişik deformasona tabi tutulmuştur, Şekil 10. Şekil 11 de, Gadd ve Hogben [10] çalışması takip edilerek, fler geometrisinin dalga bileşenleri üzerindeki etkisi görülmektedir. İki fler geometrisinin, diverjans dalgası üzerinde farklı etkileri görülmüştür. Fler1 diverjans dalgasını önemli ölçüde azaltmaktadır. Bunu Fler1 in, su hattı geometrisinde, baş taraftaki şişkinlikten dolaı, omuzluğun daha umuşak bir form almasına bağlaabiliriz. Bu şekilde anı zamanda gemi cidarı üzerindeki dalga profilinin, fler geometrisine göre değişimi görülmektedir. Burada, Fler1 in Fler e göre dalga dikliğinin daha çok olduğu görülür. Bu da, üksek çalıklıktaki fler geometrilerinde görülen dalga kırılma olasılığının artacağını göstermektedir. Şekil 10. Seri 60 formunun deforme edilmiş baş taraf en kesitleri (Fler 1, Fler) 10

50 00 Seri 60 Fler 1 150 Fler 100 50 0 0 0 40 60 80 Rw [kn] 1.5 1 Z [m] Seri 60 Fler1 Fler 0.5 X [m] 0-100 -50 0 50 100 150 00-0.5-1 -1.5 Şekil 11. Su üstü geometrisinin dalga spektrumuna ve dalga profiline etkisi, V=11 m/sn 8. Sonuçlar Bu çalışmada, lineer olmaan serbest su üzei sınır koşullarını sağlamak için iteratif bir algoritma önerilmiş ve buna ilişkin özgün bir serbest su üzei modelleme aklaşımı geliştirilmiştir. Geliştirilen öntemin başarısı çeşitli analizlerle gösterilmiş ve denesel karşılaştırmalar apılmıştır. Denesel verilerle apılan karşılaştırmalarda geliştirilmiş olan öntemin, lineer öntemle hesaplanmış sonuçlara göre denesel verilerle daha fazla uum içerisinde olduğu görülmüştür. Arıca, geliştirilen öntem iterason adımları içerisinde gemi ile serbest su üzeinin tam bir ara kesitini aldığı için, geminin hesaba dahil olan ıslak alanı değişmektedir. Buradan hareketle, bu program kullanılarak lineer analizde hesaba katılamaan, geminin sakin su düzleminin üzerindeki geometrisinin de dalga direncine etkisinin gösterilebileceği düşünülmüştür. Bu amaçla sakin su hattı altındaki geometrileri anı sakin su düzlemi üzerinde fler bölümündeki geometrileri farklı, üç adet gemi için hesap apılıp dalga deformasonlarının ve dalga spektrumunun nasıl değiştiği gösterilmiştir. Çalışmanın devamı olarak, geliştirilmiş olan hesaplama programının etkin bir gemi form dizanı aracı olarak kullanılabilmesi için bir form optimizasonu algoritmasıla birleştirilmesi düşünülmektedir. Böle bir birleşim ile daha başarılı gemi formları dizan etmek mümkün olacaktır. 11

Kanaklar [1] Michell, J. H.. The Wave Resistance of a Ship, Phil. Mag. (London), 1898, 45, pp. 106-13. [] Danışman, D.B., Mesbahi, E., Atlar, M., Gören, Ö. A New Hull Form Optimisation Technique for Minimum Wave Resistance, IMAM, Rethmnon-Greece,00, Paper No. 4. [3] Çalışal, S.M., Gören, Ö., Danışman, D.B. Resistance Reduction b Increased Beam for Displacement-tpe Ships, Journal of Ship Research, 00, Vol. 46, No. 3, pp. 08-13. [4] Gadd, G.E. A Method for Computing the Flow and Surface Wave pattern Around Full Forms, Trans, RINA, pp. 07-0, UK,1976. [5] Dawson, C. W. A Practical Computer Method for Solving Ship-wave Problems, Proc. nd Int. Conf. Numerical Ship Hdrodnamics, Berkele,1977, pp.30-38. [6] Hess, J.L., ve Smith, A.M.O. Calculation of non-lifting potential flow about arbitrar three-dimensional bodies, Journal of Ship Research,1964, Vol. 8, No., pp. -44 [7] Sabuncu, T. Gemilerin Dalga Direnci Teorisi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Gemi Enstitüsü Bülteni, Eğitim Neşriatı No.1, No. 1, İstanbul,196. [8] Gören, Ö. Ana kıçlı gemilerin Saısal Dalga Direnci Üzerine, I. Ulusal Hesaplamalı Mekanik Konferansı, İstanbul,1993. [9] IIHR Series 60 Bare Hull, Iowa Universit IIHR-Hdroscience and Engineering Towing Tank Web Site, 000, http://www.iihr.uiowa.edu /~towtank/series60bare.htm [10] Gadd, G.E., Hogben, N. The Determination of Wave Resistance from Measurements of the Wave Pattern, N.P.L. Ship Report 70,1965. 1