FBE- Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "İnsel, Mustafa" ile FBE- Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeSınır Tabaka Hava Enjeksiyonuyla Gemi Direnç Düşüşü(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-05-09) Gökçay, Serhan ; İnsel, Mustafa ; 10000550 ; Gemi İnşaatı Mühendisliği ; Naval ArchitectureBu çalışmada, tek delikli hava enjeksiyonunun gemi yatay yüzeylerine uygulanması araştırılmıştır. Bu nedenle çalışma, sirkülasyon kanalında düzlemsel bir levha üzerinde çapraz akıma tek delikten verilen bir hava jeti ile sınır tabakanın değiştirildiği hava filmi uygulaması üzerinde yoğunlaşmıştır. Bu çalışmaya özel olarak çok fazlı akışa özel bir işaret işleme yazılımı geliştirilmiş ve bu yazılım yardımıyla; sıvı faz hız profilleri, lokal hava oranı ve türbülans şiddeti profilleri altı istasyonda sıcak film sınır tabaka probu ile yapılan ölçümlerden çıkarılmıştır. Ayrıca, yerel yüzey kayma gerilmeleri de dört istasyonda yapılan yüzey sıcak film ölçümlerinden elde edilmiştir. Sıcak film problarından alınan sinyallerin hızların bulunması için işlenmesi ve analizi, kalibrasyon teknikleri ve sıvı hız değişimlerinin ve lokal hava oranlarının analizleri amacı ile teknikler geliştirilmiştir. Hava enjeksiyonunun sınır tabaka değişimine etkisinin incelenebilmesi için değiştirilmiş sınır tabaka ölçümleriyle referans sınır tabaka ölçümleri karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, sürtünme direncinin lokal hava oranına bağlı olduğu ve bu orandaki ani düşüşlerin türbülans şiddetlerindeki artışla birlikte direnç artışına neden olduğu gözlenmiştir. En iyi lokal direnç düşüşlerinin elde edildiği akım hızlarında, enjeksiyon hava debi artışlarının neden olduğu çok fazlı akım rejimindeki değişimler nedeniyle en yüksek direnç artışlarının da olabileceği görülmüştür. Bu olay, hem lokal yüzey kayma gerilmelerinin hava oranı düşüşü ile artışı, hem de sınır tabakada meydana getirilen süreksizliklerin neden olduğu form direnci artışıyla sonuçlanmaktadır.
-
ÖgeUzman Sistem Metodunun Konteyner Gemilerinin Dizaynına Uygulanması: Uzman Sistem İle Yaşam Mahalli Dizaynı (aldes)(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Helvacıoğlu, Şebnem ; İnsel, Mustafa ; Gemi İnşaatı Mühendisliği ; Naval ArchitectureBu çalışmada, Uzman Sistemlerin gemi dizaynına uygulanabilirliği incelenmiş, genel dizayn ve gemi dizaynı, Yapay Zeka ve Uzman Sistemler, tesis yerleştirmesi konuları araştırılmış ve bunların uygulamaları verilmiştir. Uzmanlardan alınan sağduyu (heuristic) bilgisi ve diğer teknik bilgiler kurallara dönüştülerek, CLIPS uzman sistem ortamı kullanılarak bir program yazılmıştır. Bu program ALDES olarak adlandırılmıştır. ALDES kullanılarak bir konteyner gemisinin ön ana boyutları, veri tabanındaki gemilerden elde edilen parametrik formüllerle hesaplanmış, ana bölmeleri yerleştirilerek yaşam mahalli dizaynı gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma sonunda, uzman sistemlerin gemi inşaatı alanında başarı ile uygulanabileceği ve bilim ve endüsriye faydalı olabileceği gözlenmiştir.
-
ÖgeYelkenli Tekne Hidrodinamik Deneylerinde Ölçek Etkilerinin İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-09-18) Saydam, Ahmet Ziya ; İnsel, Mustafa ; 10016104 ; Gemi İnşaatı Mühendisliği ; Naval ArchitectureHidrodinamik model deneyleri gemi ve yat tasarımcıları tarafından, test edilen model ile geometrik olarak benzer büyük prototiplerin performansının tahmin edilmesi maksadıyla kullanılmaktadır. Bu deneylerin geçmişi yüz yıldan fazla olsa da, günümüzde hala deneylerden elde edilen verilen ?gerçek bilimsel sonuçlar? olmaktan çok ?mühendislik tahmini? olarak nitelendirilmektedir. Bu durum, birçok gemi ve deniz aracı tipi için mühendislik açıdan yeterli bulunmakta olup yelkenli tekneler için kabul edilmesi mümkün olamamaktadır. Yelkenli tekne performans tahmini hidrodinamik ve aerodinamik kuvvetlerin deneylerle hesaplanıp Hız Tahmin Programı (Velocity Prediction Program, VPP) vasıtasıyla dengelenmesi esasına dayanmaktadır. Bu alanda gerek VPP yazılımlarında gerek kuvvetlerin deneyler ile ölçülmesi yerine hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile hesaplanabilmesi gibi gelişmeler olsa da henüz deneylerin tamamen yerini alacak bir metod geliştirilebilmiş değildir. Yapılan hesaplamalı akışkan dinamiği analizleri akım hatları görüntüleme, birden çok modeli kısa zamanda karşılaştırmalı olarak deneme gibi avantajlar sunsa da henüz deneylerin yerini alabilecek güven telkin etmemektedirler. Bu şartlarda tasarımcıların deney sonuçlarına güvenebilmeleri ve doğru metodlarla model üzerinde ölçülen kuvvetleri tam ölçeğe ekstrapolasyonunu yapabilmeleri önem kazanmaktadır. Gemi direnci için Uluslararası Deney Havuzu Konferansı (International Towing Tank Conference, ITTC) gibi prosedürlerle yapılan direnç tahminleri ekstrapolasyon sırasında bırakılan büyük marjlarla makine seçimi ve dizayn hızının sağlanması için yeterli sonuçlar vermektedir. Fakat, aynı yöntemlerin hiçbir değişiklik olmadan yelkenli teknelere uygulanması performans tahmini açısından sıkıntılı sonuçlar doğurmaktadır. Performans tahmininde gereken hassasiyet, gemilerden farklı olarak salma ve fin gibi büyük takıntıların maruz kaldığı ölçek etkisi bu sıkıntıların başında gelmektedir. Yanal kuvvet, viskoz ve dalga direnci komponentlerinin model ve tam ölçek arasında nasıl farklılıklar gösterdiğinin analiz edilerek mevcut ekstrapolasyon yöntemlerinin irdelenerek yelkenli tekneleri uyarlanması gerekmektedir. Bu alandaki çalışmalar güncelliğini yitirmiş olup, modern tekne formları ve takıntılar gözönüne alınarak, son yıllardaki test tekniklerindeki gelişmeler ışığında ve mevcut son teknoloji hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımları yardımıyla yapılacak deneysel ve hesaplamalı bir çalışmanın ölçek etkilerinin anlaşılması konusuna fayda sağlayacağı öngörülmektedir. Yelkenli tekne hidrodinamik deneylerinde göz önüne alınması gereken önemli bir diğer nokta maliyet ve doğruluk dengesinin sağlanmasıdır. Deney ve ekstrapolasyon tekniklerindeki gelişmeler büyük model kullanımını zorunlu kıldığından (özellikle takıntı geliştirme için) oluşan maliyetler artmakta olup deney sürelerinde uzamalar meydana gelmektedir. Tekne ve takıntı geliştirme odaklı sistematik bir ölçek etkisi araştırma çalışmasının, tasarımcılar ve deney yapıcılar için ölçek, maliyet ve doğruluk arasındaki ilişkinin daha iyi anlaşılması ve beklentiler ile örtüşen bir test programının bütçe kısıtları doğrultusunda oluşturulabilmesi için faydalı olacağı görülmektedir. Çalışmanın başlangıç aşamasını yelkenli tekne deneylerinde kronolojik gelişmelerin araştırılması oluşturmaktadır. 1901 yılında Watson tarafından yapılan deneylerden bu yana, deney teknikleri ve ekstrapolasyon tekniklerinde elde edilen tüm gelişmeler bu kapsamda incelenmiş ve metodların zaman içerisindeki gelişimi irdelenmiştir. Geçen süre boyunca model üretimi, kalite kontrol, deney ekipmanları, deney teknikleri, ekstrapolasyon tekniklerinin belirli bir noktaya kadar ilerlediği görülmüş, fakat temel problemlerin genele uygulanabilir bilimsel bir metodoloji ile çözülememiş olduğu belirlenmiştir. Tekniklerdeki gelişmelere paralel olarak, tekne formları ve kullanılan takıntıların karakteristikleri de zaman içinde değişim göstermiştir. Özellikle Amerika Kupası yarışları için yapılan araştırma ve geliştirme çalışmalarına paralel olarak bu yeniliklerin ortaya çıktığı görülmektedir. Tekne ve takıntı karakteristiklerindeki değişiklikler dolayısıyla ölçek etkisi incelemeleri zaman içinde demode kalmakta ve özellikle yenilenen takıntılar için araştırmaların yenilenmesi gereksinimi doğabilmektedir. Deney programı güncel metotların eksiklikleri ve kullanılacak deney ortamının kapasite ve kabiliyetleri göz önüne alınarak oluşturulmuştur. Tüm deneyler İstanbul Teknik Üniversitesi Gemi İnşa ve Deniz Bilimleri Fakültesi Ata Nutku Gemi Model Deney Laboratuarı?nda bulunan büyük deney havuzunda yapılmıştır. 160 metre uzunluğundaki havuzda, testler esnasında 5 m/s hıza kadar çıkılabilmektedir. Deney havuzunda kuvvet ölçümleri için tek nokta bağlantılı 6 bileşenli dinamometre bulunmaktadır. Model ölçeğinde ulaşılması gerekilen hızlar, blokaj etkileri, tek noktadan bağlantılı ölçüm sistemi sınırlandırmaları ve havuzda yapılmış olan geçmiş deney tecrübeleri göz önüne alındığında test edilebilecek azami yelkenli tekne boyunun 4 metre mertebesinde olması gerektiği tespit edilmiştir. Deneylerde TP 52 tipi yelkenli tekne modelleri kullanılmasına karar verildiğinden (Loa=15.85 metre), test edilebilecek en büyük tekne modelinin 1/4 ölçekte 3.96 metre boyunda olmasına karar verilmiştir. Test edilecek en küçük modelin boyutuna karar verilirken geçmiş tecrübelerde kullanılmış olan en küçük model boyutunun altına inilmesi ve bu boyutlarda oluşan farklılıkların tespit edilmesi amaçlanmıştır. Sonuç olarak en küçük modelin 1/10 ölçekte 1.58 metre boyunda olmasına karar verilmiştir. Toplam 4 adet, ölçekleri 1/10, 1/8, 1/6 ve 1/4 olan TP 52 tipi yelkenli tekne modelleri test edilmiştir. Deneylerde direnç ve yanal kuvvet ölçümleri için 6 bileşenli dinamometre kullanılmıştır. Bu sistem, modellerin dalıp çıkma ve baş kıç vurma hareketlerine serbest kalmasına müsade etmektedir. Dalıp çıkma lineer yer değiştirme ölçeri, baş kıç vurma ise açı potansiyometresi yardımıyla deneyler esnasında ölçülmüştür. Deneylerin ana amacı ölçülen parametrelerin ölçek ile değişiminin incelenmesi olduğundan, direnç parametresinin toplam olarak ölçülmesinin istenilen analizlerin ve beklenen çıkarımların yapılabilmesi için yetersiz olabileceği öngörüldüğünden teknelerin dalga formlarının ölçülmesi ve ilgili dirençlerinin hesap edilmesine karar verilmiştir. Dalga formları, modellerin her iki tarafında üçer adet dalga probu yardımıyla deneyler esnasında ölçülmüş ve analizler için ?boyuna dalga kesi? metodu kullanılmıştır. Deneyler, meyilsiz durumda çıplak tekne ve takıntılı koşullarda, meyilli durumda ise sadece takıntılı koşulda yapılmıştır. Tüm deneyler tam yüklü ağırlık durumu için yapılmıştır. Çalışmada, deneylere elde edilen sonuçları tamamlayıcı olması maksadıyla hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizlerine de yer verilmiştir. Yapılan hesaplamalı çalışmalarda, incelenen parametrelerdeki ölçeğe bağlı değişim eğilimlerinin deneylerde elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca, deneylerde incelenemeyen tam ölçek durumu için analizlere yer verilmiştir. Hesaplamalı çalışmalarda, Reynolds Averajlı Navier Stokes (Reynolds Averaged Navier Stokes, RANS) metodu kullanılmış olup meyilsiz durumda tekne ve takıntı direnç ve dalga profili değişimleri 1/8 ve 1/4 ölçekler için incelenmiştir. Meyilli durumda ise, meyil direnci ve taşıma kuvveti üretim verimlerinin ölçek ile değişimleri 1/8, 1/4 ve tam ölçek için incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda, yelkenli tekne modellerinin hidrodinamik deneylerinde maruz kalınan ölçek etkileri, TP 52 tipi bir tekne için tespit edilebilmiştir. Teknenin, meyilsiz durumda test edilen farklı ölçekteki modellerinin dalga direnci, dalga formu ve dinamik davranışlarındaki farklılıklar ortaya çıkartılmıştır. Özellikle takınıtlı koşulda, modeller arası farklılıkların olası sebepleri incelenmiş olup, mevcut ölçüm sistemi ile elde edilen veriler ışığında bu sebeplerin bir kısmının tespit edilmesi mümkün olmuştur. Yapılan analiz sonucunda, yelkenli tekne model deneylerinde ?özellikle yüksek süratlerde- maruz kalınan dinamik hareketler dolayısıyla oluşan ıslak alan değişiminin direnç ayırıştırma ve ekstrapolasyon sürecinde göz önüne alınması gerekliliği ortaya çıkarılmıştır. Yapılan meyilli durumdaki testlerde ise, yanal kuvvet ve indüklenmiş direnç üretimi eğiliminin ölçek ile değişimi ile ilgili farklılılar tespit edilmiştir. Deneysel olarak varlığı tespit edilen fakat kaynakları mevcut deneysel veriler ışığında tanımlanamayan ölçek etkilerinin belirlenebilmesi maksadıyla yapılan hesaplamalı çalışmalarda, özellikle takıntı dirençlerinin hesap edilmesi için kullanılan ampirik formülasyonların, yüksek süratlerde oluşan trime, takıntı-tekne arası ve takıntılar arası etkileşimlere hassas olmadığı ve bu sebeplerden dolayı direnç ayırıştırma ve ekstrapolasyon işlemlerinde hatalar oluştuğu tespit edilmiştir. Tamamlanan çalışma sonucunda, yelkenli tekne model deneylerinde direnç ayırıştırma ve ekstrapolasyon için kullanılan metodolojinin eksiklikleri, kullanılan ampirik formülasyonların yetersizlikleri anlaşılmış ve bu eksiklik ve yetersizliklerin giderilmesi için öneriler sunulmuştur. Meyilsiz ve meyilli durumdaki testler için ölçek belirleme sürecinde model ölçeği, doğruluk ve bütçe arasındaki ilişki tanımlanmış ve proje beklentileri göz önüne alınarak ölçek belirleme süreci için tavsiyeler verilmiştir. Yapılan çalışmada elde edilen sonuçların literatür ile örtüşmekte olduğu görülmüştür. Araştırma konusunun, geçen yıllar boyunca birçok araştırmacı tarafından irdelenmiş olmasına rağmen, konu özgün bir metodoloji ile deneysel ve hesaplamalı çalışmaları sistematik bir biçimde birleştirmek suretiyle ele alınmış ve sonuçların gelecekte yapılacak test çalışmaları için dikkate alınacak nitelikte olduğu tespit edilmiştir.