FBE- Kıyı Bilimleri Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/162

Gözat

Dizinde bir noktaya atla:

Dalgakıranlar Üzerindeki Maksimum Tırmanmanın Belirlenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-09-16) Erdik, Tarkan ; Savcı, M. Emin ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Günümüzde, dökmetaş korumalı kıyı yapılarının kret seviyesinin belirlenmesinde dalga parametresinin (dalgaların, dalgakıran üzerinde %2’sinin aştığı düşey mesafe) doğru tahmin edilmesi zorunludur. Aksi takdirde, koruma yapıları gereksiz veya yetersiz tasarlanmış olurlar. Bu durum, fazla maliyet veya riskli tasarım anlamına gelmektedir. Pratikte, Van der Meer ve Stam (1992) yaklaşımı kıyı mühendisleri ve araştırmacıları tarafından çokça kullanılmaktadır. Üstelik, bu yöntem konu ile ilgili şartnameler ve proje kriterleri tarafından da önerilmektedir. Fakat, bu çalışmada gösterilmiştir ki Van der Meer ve Stam (1992) yaklaşımı içerisinde belirsizlikler barındırmaktadır. Bu çalışmada, TS bulanık mantık ve Yapay Sinir Ağları yöntemleri kurulmak suretiyle parametresi tahmin edilmiştir. Gerek önerilen TS bulanık mantık gerekse de Yapay Sinir Ağları modelinin regresyon analizlerinin aksine hiçbir ön kabulü gerçekleştirmesi gerekmemektedir. Oysa, Van der Meer ve Stam (1992) modeli regresyon analizlerinin ön kabullerini sağlayamadığından taraflı ve hatalı sonuçlar vermektedir. Her iki yapay zeka modelinde, Van der Meer ve Stam (1992) modelinin aksine kıyı benzerlik parametresine bağlı bir geçiş bölgesi bulunmamaktadır. Grafik gösterimler ve nümerik hata kriterleri neticesinde, her iki yapay zeka modelinin Van der Meer ve Stam (1992) yaklaşımına göre daha gerçekçi sonuç verdiği görülmüştür. TS bulanık mantık modeli iki girdi ile maksimum tırmanmayı hesaplarken, Yapay Sinir Ağları modeli 4 girdi ile sonuç vermektedir. Bu çalışmada ayrıca, kırılmamış ve kırılmış soliter dalgaların tırmanması hususunda fiziksel model deneyleri yapılmıştır. Küp bloklar konulmak suretiyle dalgakıran yüzeyi pürüzlü hale getirilmiştir. Bu durum, literatürde ilk olma özelliği taşımaktadır. Ayrıca, 1:20 batimetri kullanılarak dalgaların kararlı bir şekilde kırılması sağlanmıştır. Küp bloklar tek katman ve çift katman olarak döşenmiştir. Porozitenin ve küp blokların yoğunluğunun tırmanmaya etkisi ayrıca incelenmiştir. Tahmin yeteneği yüksek iki formül, kırılan ve kırılmayan soliter dalga tırmanması için önerilmiştir.
Sahil Drenajı Yönteminde Drenaj Debisi İle Erozyon Miktarı İlişkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-01-28) Dündar, Şenol ; Kabdaşlı, M. Sedat ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Sahiller hem dalga enerjisinin kırılmasında önemli rol oynamakta hem de turistik açıdan önem arzetmektedir. Sahiller normal şartlar altında dinamik denge halindedir. Ancak gelişen sanayi, sayısı hızla artan nüfus neticesinde kıyı bölgelerine insan müdahalesi olmakta ve dinamik denge bozulmaktadır. Buna göre bazı sahillerde birikme yaşanırken bazılarında erozyon meydana gelmektedir. Sahil drenajı şimdiye dek saha, laboratuvar ve nümerik çalışmalar ile incelenegelmiş bir kıyı koruma yöntemidir. Sistemin ana felsefesi, yer altı su seviyesini düşürmek ve gelen dalga sularının sızmasını sağlamaktır. Böylece yüksek yer altı su seviyesi halinde yaşanabilecek sıvılaşma ve katı madde efektif ağırlığında düşüş yaşanmayacaktır. Ayrıca, dalga tırmanması esnasında sızan sular, hem dalga tırmanırken hem de çekilirken akım hızında düşüşe yol açacaktır. Böylece kayma gerilmelerinde azalma meydana gelecektir. Deneysel çalışmalar 22 m uzunluğunda, 1 m genişliğinde bir dalga kanalında yapılmıştır. Şev eğimi tüm deneylerde 1:5 olarak sabit tutulmuş ve düzenli dalgalar etkisinde profil ve drenaj debisi ölçümleri alınmıştır. Şevde medyan tane çapı d50=0.3 mm olan kum kullanılmıştır. Drenaj borusu olarak 50 mm çapında perfore boru, tüm kanal genişliğince yerleştirilmiştir. Borunun etrafı 8 mm çapında delikler açılarak su girişi sağlanmıştır. Drenaj borusu altı farklı konuma yerleştirilmiş ve bu konumlardan çekilen debiler ölçülmüş, oluşan profiller belirlenmiştir. Yer altı su hendeğinde suyun seviyesi tüm deneylerde sakin su seviyesi ile aynı tutulmuştur. Deney sonuçlarına göre, drenajsız durumda 4 cm’den az yüksekliğe sahip dalgaların erozyona neden olmadığı, bu değerden sonra ise erozyon alanının dalga yüksekliği ile neredeyse lineer olarak artığı gözlenmiştir. Drenajlı durumlar dikkate alındığında ise, boru konumuna bağlı olarak erozyon yaratmayan dalga yüksekliği değeri 8 cm’ye kadar çıkmıştır. Bar ağırlık merkezi boru konumu SSS ile şevin kesişim noktasına yaklaştıkça karaya doğru ilerlemektedir. Drenaj debisinin miktarı ile erozyon alanı arasında bir ilişki bulunamamıştır. Ancak drenajın hangi konumdan yapıldığı önem kazanmaktadır. Bir başka deyişle, drene edilen suların tırmanan ve çekilen dalga suları mı yoksa mevcut yer altı suyu mu olduğu önem kazanmaktadır. Drenaj borusu konumu karaya doğru ilerledikçe sahil gerisindeki yer altı suyu çekilmektedir. Deneyler sonucunda erozyon alanında en büyük azalma boru 2 konumunda iken elde edilmiştir. 1, 3, 4 ve 5 konumlarındaki veriler dikkate alınarak boyutsuz erozyon alanı parametresi tahmin edilmeye çalışılmıştır. Bulunan denklem 2 ve 6 konumlarının verileri ile kontrol edilmiştir. İki konumunda elde edilen değerler ile drenajsız durumdaki değerler karşılaştırıldığında erozyondaki azalma oranı dalga yüksekliği arttıkça azalmaktadır. Dalga yüksekliği 25 cm ve daha büyük olduğu zaman drenajın etkisi görülmemektedir. Drenaj debisi boru konumu ve dalga yüksekliği ve periyodu ile değişmektedir. Benzer şekilde boyutsuz drenaj debisi parametresi de 1, 3, 4 ve 5 konumlarından elde edilen veriler kullanılarak üretilmiştir. Üretilen denklem 2 ve 6 konumlarının verileri ile kontrol edilmiştir. Sahil drenajı ile erozyon alanında azalma yaşanmıştır. Bunun nedeni olarak yer altı su seviyesinin düşmesi ile sızma oranında artma ve buna mukabil katı madde efektif ağırlığında artış söylenebilir. Profil verileri incelendiğinde erozyon alanındaki artışın en önemli nedeni ise dalga tırmanma yüksekliğinde yaşanan azalma görülmüştür. Sızmanın artması tırmanan dalga sularının hızının ve miktarının azalmasına ve böylece tırmanma seviyesinde düşüşe yol açmaktadır. Dalga suları çekilirken ise, sızma ile çekilen su hızı azalmış açığa taşıyabileceği malzeme oranı düşmüştür.
Tsunami Etkisiyle Oluşan Sediment Taşınımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011-03-30) Köroğlu, Aysun ; Kabdaşlı, M. Sedat ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Deniz, okyanus tabanı ya da denize yakın bir yerde meydana gelen tektonik olaylarla ilişkili olarak ortaya çıkan bir dizi yıkıcı dalgaya tsunami adı verilmektedir. Tsunamiler, enerjilerini; litosferdeki düşey yönlü hareketlerden, deniz altındaki büyük ölçekli kayma, çökme ve oturmalardan, odak noktaları deniz ya da okyanus tabanında bulunan depremlerden ve deniz altı volkanizmalarından almaktadır. Son zamanlarda ardarda büyük ölçeklerde meydana gelen depremleri takiben oluşan tsunami vakaları sonrasında yapılan çalışmalar, dalgaların, büyük su kütlesi taşınımı etkisiyle karada neden oldukları can ve mal kayıplarının yanı sıra, ayrıca deniz tabanından taşıdıkları oldukça büyük miktarlardaki kum ile de zarara sebep olduklarını ortaya çıkarmıştır. Tsunami sonrası karada yapılan zarar tespit çalışmalarıyla eş zamanlı olarak okyanusta yürütülen çalışmalar, karaya taşınan sediment, çöp, ağaç parçaları gibi malzemelerin dalganın geri dönmesiyle beraberinde okyanusa doğru çekilerek askıda taşındığını ve okyanus dibinde birikime neden olduğunu göstermektedir. Askıda taşınan partiküler maddelerin mercanlar başta olmak üzere, deniz florası üzerinde birikmesi, oksijenle teması kesmesi ve bulanıklığı arttırarak su kalitesinin bozulması gibi olumsuz etkileri olduğu ifade edilmiştir. Tsunami etkisiyle biriken ve saklanan sediment oluşan tsunaminin jeolojik bir kaydını da oluşturmaktadır. Söz konusu alandaki doğal koşullar bozulmamışsa, bölgeye ait sediment kayıtları incelendiğinde, bir jeolog bu tip birikimleri ve geçmişteki tsunamilerin tekrarlanma periyodunu tanımlama şansına sahiptir. Böylelikle jeolojistler bir alandaki geçmişte meydana gelen tsunamilerin tarihsel kayıtları hakkında bilgi sahibi olabilirler. Bilim adamlarının olacak tsunamileri henüz öngörememeleri nedeniyle, geçmişte meydana gelen tsunamiler hakkında bilgi sahibi olmak, gelecekteki tsunami kaynaklı risklerin değerlendirilmesine imkan tanımaktadır. Bu çalışmada; tsunami gibi uzun periyotlu dalgaların kıyıda tırmanmalarını takiben, taban malzemesinin askıda taşınmasıyla birlikte dalga kaynağına ilerleyen katı madde miktarının dalga yüksekliğiyle olan ilişkisi, oluşturulan deneysel düzenek ile araştırılmıştır. Oluşturulan deneysel düzenekte, belirlenen noktalara yerleştirilen dalga propları ile dalga yükseklikleri belirlenmiş, ADV hız ölçer ile yatay ve düşey hızlar ile birlikte, optik çalışma prensibine dayalı OPCON ile askıda katı madde konsantrasyonunun zamanla değişimi kaydedilmiştir. Elde edilen sonuçlar gerekli veri eliminasyonu araçları ile elendikten sonra Buckingam Pi teoremi ile boyutsuz parametreler elde edilmiştir. Doğrusal regresyon yönteminin kullanıldığı bu çalışmada, belirli sınır koşullar için geçerli amprik denklem grupları önerilmiştir. Literatürde yapılan araştırmalar sonucunda tsunami sonrası oluşan sedimentin taşınımına dair hidrodinamik etkilerin nümerik veya deneysel olarak araştırılmadığı gözlenmiş ve bu konuda yapılacak bir araştırmanın çok önemli bir bilgi eksikliğini kapatacağı öngörülmüştür. Ayrıca, meydana gelen zararların sadece kıyılarda değil aynı zamanda deniz tabanında da çeşitli olumsuz etkilere neden olduğu düşünüldüğünde, tsunami etkisiyle kıyıdan açık denize doğru taşınan kıyı malzemesinin taşınım mekanizmasının ortaya konmasının, oluşan tsunaminin ölçeğinin değerlendirilmesi, meydana gelen zararın tespiti ve olası bir tsunami sonrası sediment taşınımına bağlı risklerin modellenmesi gibi çalışmalarda temel oluşturacağı düşünülmektedir.
Boşluklu Dalgakıranların Liman İçi Sirkülasyona Etkisinin Deneysel Yöntemlerle Araştırılması

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-08-14) Kaçmaz, Salih Erkan ; Kabdaşlı, M.sedat ; 10012383 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Kıyı koruma yapısı olarak dökme taş yapılar, çok uzun yıllardır Dünya’nın birçok yerinde dalganın etkilerine karşı kıyıyı korumak için tasarlanır ve inşaa edilirler. Bu tip yapıların inşaasında taş döküm tekniğinin uygulamasındaki kolaylık ve özelleşmiş ekipman gerektirmemesi, maliyetinin düşük olması, projesinin doğru boyutlandırıldığı takdirde hasar oluşması durumunda bile işlevini devam ettirebilmesinden dolayı günümüzde halen önemini koruyan kıyı koruma yapılarıdır. Dökme taş kıyı koruma yapıları gelen dalga enerjisininin büyük kısmını sönümlemek için inşaa edilirler. Dökme taş dalgakıranlarda sınırlı geçirimlilikten dolayı, korunan yarı kapalı bölgede ya da liman içinde sirkülasyon problemi meydana gelmektedir. Meydana gelen sirkülasyon problemi su kalitesini olumsuz yönde etkilemektedir. Günümüzde, çevresel etkileri açısından incelendiğinde, boşluklu dalgakıranlar su kalitesini ve bölgesel canlı yaşam özelliklerini daha az etkilemelerinden dolayı önem kazanmaktadırlar. Bundan dolayı, bu yapıların davranışlarının, çevresel etkilerinin ve tasarım kriterlerinin araştırılması ve geliştirilmesi son yıllarda araştırmaların odaklandığı konulardan biri haline gelmiştir. Yarı kapalı bölgeye ya da liman içine sirkülasyonu sağlamak için taze su girişini sağlamak ve buradaki suyun hareketini sağlayacak akım meydana getirmek gerekmektedir. Yapılan bu çalışmanın amacı, boşluklu dalgakıranların gelen dalga etkisi altında stabilitesinin ve arkasında oluşan akımın liman içi sirkülasyona etkisinin deneysel yöntemlerle araştırılmasıdır. Çalışma kapsamında yapılan deneyler İTÜ Hidrolik laboratuarındaki düzenli ve düzensiz dalga kanalında, beş farklı geometrik yapıdaki boşluklu dalgakıran modeli oluşturulmuştur. Modeller 1/7 eğimli kum zemin üzerine yerleştirilmiştir. Bu modeller ile farklı tipte yedi adet düzenli ve dört adet düzensiz dalga kullanılarak deneyler yapılmıştır. Dalga dikliğinin artması dalgakırandan geçişi düzenli ve düzensiz dalgaların her ikisinde azalmaktadır. Göreceli olarak daha uzun periyotlu dalgalar, dalgakıran kret genişliğine bağlı olarak boşluklu dalgakıranlarda daha fazla geçmektedir. Oluşturulan modellerde, düzenli dalgaların %2 - %19 luk kısmı düzensiz dalgaların %2 - % 22 lik kısmı dalgakıran içerisinden geçmektedir. Dalgakıranın geometrik yapısına göre oluşturulan boşluklu bölümün sakin su seviyesine göre derinliği dalga geçişini etkileyen önemli bir parametredir. Boşluklu dalgakıranlarda yansıma katsayısı dökme dagakıranlara göre da az olmaktadır. Gelen dalga enerjisinin, dalgakırandan yansıma enerjisi azalmakta, enerjinin küçük bir kısmı dalgakıran içerisinden geçmekte böylece geçen dalga enerjisi oluşmaktadır. Boşluklu dalgakıranlarda poroziteden kaynaklanan geçirimlilik sonucunda dalgakırandan geçen dalga, dalgakıran arkasında bir akım meydana getirmektedir. Bu akım derinlik boyunca yatay hızların kıyıya, liman içine veya dalga kırana doğru oluşan yatay hızlar ile yukarıya ya da aşağıya doğru oluşan düşey akım hızları ile sirkülasyon sağlamaktadırlar. Boşluklu dalgakıranın boşluklu bölgesinin yerinin derinlik boyunca değiştirilmesinin sonucunda dalgakıran arkasında meydana gelen akım koşulları belirlenmiştir. Düzenli ve düzensiz dalgalar altında modellerin stabilitesi test edilmiştir.
Göllerdeki Soğuk Su Yerçekimi Akımlarının Deneysel Olarak İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-12-18) Özen, Barış ; Çokgör, Şevket ; 10021967 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Kış mevsimi boyunca, göl ve denizlerin yüzey tabakalarının sıcaklıkları atmosfere ısı kaybı nedeniyle düşer. Bunun sonucunda meydana gelen konvektif karışım, göl kenarlarındaki sığ sularda veya deniz yataklarını çevreleyen kıtasal sahanlıklarda bulunan su kütlesinin sıcaklığının açık sulara göre daha hızlı bir şekilde düşmesine yolaçar. Sıcaklıkta gözlenen hızlı düşüş yatay bir özgül kütle gradyanı oluşturur; bu gradyan ise, soğuk suyu taban boyunca sığ bölgelerden açık sulara doğru taşıyan bir yerçekimi akımının hareketini sağlar. Soğuk suyun taban boyunca ilerleyişi aşamasında gerçekleşen batimetri ile etkileşim bu suyun eğimli yanal yüzeyler boyunca aşağıya inmesiyle neticelenir. Bu iniş esnasında akım tarafından taşınan yoğun su hacmi, çevreleyen ortam suyunun girişimi neticesinde, artar. Akım eğimli taban üzerinde eşdeğer özgül kütleye sahip bir derinlik bulana kadar ilerler; bu derinliğe ulaştığındaysa çevreleyen ortam suyu içerisine girişim yapar ve ortama karışır. Bu çalışma, kış mevsiminde soğumaya bağlı olarak, göllerde meydana gelen yerçekimi akımlarının niceliklendirilmesi üzerine bir araştırmadır. Bu akımların yapı ve önemleri hakkındaki bilginin arttırılması amacıyla laboratuvar ortamında ve doğal şartlar altında ölçümler gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma kapsamındaki laboratuvar çalışmaları 26 m uzunluğunda, 1 m eninde ve 1 m yüksekliğinde çok amaçlı bir kanalda tatlı ve durgun su kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kanal planda, kısa ve uzun bölümler olmak üzere, farklı uzunluklardaki iki bölüme ayrılmıştır. Kısa bölüm göl ve denizlerin sığ bölgelerini, uzun bölüm ise derin suları temsil etmek üzere hazırlanmıştır. Kısa bölümdeki su 6500 kcal/h kapasiteye sahip soğutucu bir ünite tarafından 5.50°C’ye kadar soğutulmuş, uzun bölümdeki su ise 15480 kcal/h kapasiteli U-şekilli ısıtıcılarla 27°C’ye kadar farklı sıcaklık değerlerine ısıtılmıştır. İki kısım arasındaki bu sıcaklık farkı yerçekimi akımlarının oluşumuna esas teşkil eden özgül kütle gradyanını sağlamak için kullanılmıştır. Laboratuvar kanalının tabanı, doğal ortama benzerliğin teşkil edilmesi amacıyla, dört farklı eğimde düzenlenmiştir. Bu düzenlemede ilk iki bölüm göl ve denizlerin sığ bölgelerine, üçüncü bölüm –yerçekimi akımlarının gözlenmesi amacıyla– eğimli taban yüzeyine ve dördüncü bölüm ise derin bölgelere karşı gelmektedir. Oluşturulan düzen neticesinde, ilk sığ bölümde soğutulan su, kısa ve uzun bölümleri ayıran paravanın kaldırılması neticesinde, ikinci sığ bölüm olup, karışım bölgesini temsil eden bölgeye alınmıştır. Burada, doğal ortama benzer şekilde, konvektif bir karışım süreci elde edilmiş ve sığ bölüm ile derin bölüm arasında oluşan özgül kütle gradyanı neticesinde, eğimli tabanı teşkil eden üçüncü bölgede tüm ölçümlerin gerçekleştirilmesi için gerekli koşullar sağlanmıştır. Ölçümler üç farklı deney seti olarak düzenlenmiştir. Deney ölçüm sistemleri olarak PT100 tipi sıcaklık algılayıcıları, akustik Doppler noktasal hız ölçer ve hidrojen kabarcığı üretici sistem kullanılmıştır. Ayrıca, deney süreçleri oluşturulan düzenek ve CCD tipi video kameralar ile kayıt altına alınmıştır. Elde edilen görüntüler görüntü işleme programları ile analiz edilerek, veri setleri diğer ölçüm sistemlerinden elde edilen veriler ile bütünleşmiş hale getirilmiştir. İlk deney setinin gerçekleştirilmesi sırasında, laboratuvar kanalında bulunan tatlı su potasyum permanganat çözeltisi ile renklendirilmiş ve, böylece, yerçekimi akımının kafası olarak tanımlanan yapının gelişimi ile pozisyonu ve arkasındaki gövde yapısının zaman ve eğimli taban üzerindeki pozisyonuna bağlı değişimi de CCD tipi video kamera sisteminde kayıt altına alınmış, elde edilen veriler ayrıca değerlendirilmiştir. Bu çalışma dahilindeki doğal koşullar altındaki ölçümler ise derin bir gölde gerçekleştirilmiştir. Eşzamanlı olarak gerçekleştirilen meteorolojik ölçümler, bu çalışma esnasında geliştirilen bir yöntem kullanılarak, su yüzeyindeki net ısı ve yüzdürme akılarının hesaplanabilmesini sağlamıştır. Yerleştirilen cihazların kayıtları, yerçekimi akımlarının ölçümlerin yapıldığı sahada mevcut olduğunu gösteren, toplamda yirmiyedi günün tespit edilmesine imkan tanımıştır. Bu günlerde göl yüzeyinden meydana gelen kuvvetli ısı kaybı 10-9 m2 s-3 mertebesindeki yüzdürme akılarına karşı gelmektedir. Sunumun netliği ve basitliği açısından bir seçim yapılarak, cihaz kayıtları doğrultusunda yerçekimi akımlarının varlığını gösteren günlerden, sadece onaltısına mevcut çalışmada atıf yapılmıştır. Bu günlerde gerçekleştirilen ölçümler, genel olarak çevreleyen sudan 0.10–0.30°C daha soğuk ve birçok atımdan meydana gelen, yerçekimi akımlarının inişlerini ortaya çıkartmıştır. Sıcaklık değerleri işlenmiş aşamalı vektör diyagramları eğim aşağı ve siklonik yönde genel bir taşınım olduğunu göstermiştir. Bu yöndeki hareket yerçekimi akımlarının Koriolis kuvveti tarafından etkilenmiş olabileceğini belirtse de, çoğu durumda, yerçekimi akımlarının palamar takımlarından geçişleri esnasında sıcaklık değerlerinde görülen değişimler ile akım hızının eğim aşağı bileşeni arasında yüksek oranda korelasyon tespit edilmiştir. Seçilen günlerde kaydedilen verilerden elde edilen, akım hızının eğim aşağı bileşeni ile özgül kütlenin düşey dağılımları laboratuvar ortamında elde edilenlere benzer bir değişim göstermiştir. Bu akımların, belirtilen düşey dağılımlardan Ellison ve Turner (1959, J. Fluid Mech., 6, 423-448) tarafından tanımlanan integral ölçekleri kullanılarak elde edilen, eğim aşağı ortalama hızları 1.10 ile 6.30 cm s-1 aralığında değerler almaktadır. Yerçekimi akımlarının ortalama yüksekliklerinin doğal koşullarda 3.70 m ile 26.30 m arasında, laboratuvarda ise 4.96 m to 7.70 cm olduğu ve, çevreleyen suyun özgül kütlesine göre bağıl olmak üzere, ortalama özgül kütle farkının 10-6 ile 10-5 mertebesinde olduğu bulunmuştur. Eğim aşağı hız bileşeninin zamanla değişimi gözönüne alındığında, düşey doğrultuda yaklaşık olarak benzer profilleri muhafaza ettiğini ortaya koyan benzeşim varsayımının, aynı akım içerisinde ölçülen ve ortalama değer kullanılarak boyutsuz hale getirilen hız değerleri için, geçerli olduğu tespit edilmiştir. Farklı akımların kayıtlarından elde edilen hız profilleri şekil parametreleri kullanılarak karşılaştırıldığında oldukça uygun bir benzerlik belirlenmiştir. Yine bu şekil parametreleri vasıtasıyla, eğim aşağı azami hız değerinin ortalama hız değerinden yaklaşık %50 daha büyük olduğu ve bu hız değerinin gözlemlendiği noktanın tabandan ortalama akım yüksekliğinin yaklaşık 1/5’i kadar mesafede bulunduğu sonuçlarına varılmıştır. Hız ve özgül kütle profillerinden iki farklı yöntem kullanılarak elde edilen kayma hızı değerlerinin, literatürde verilen değerlerin aralığında kaldığı belirlenmiştir. Logaritmik değişim kabulü yapılarak, hız profillerinden elde edilen ve 0.20 cm s-1 ile 1.50 cm s-1 arasında değişen kayma hızı değerlerinin ortalama eğim aşağı hız bileşeni ile orantılı olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen kayma hızı aralığı için hesaplanan taban kayma gerilmesinin eğim aşağı hızın ortalama ve azami değerlerine göre değişiminin, sırasıyla, doğrusal ve eksponansiyel olduğu belirlenmiştir. Tabandaki sürükleme katsayısının karşı gelen değerleri 0.03 ile 0.11 arasında ve ortalamada 0.05 olarak hesaplanmıştır. Bu değerler, literatürde verilen 10-1–10-3 aralığında kalmakla birlikte, Fer ve diğ. (2002, J. Geophys. Res., 107, 10.1029/2001JC000828) tarafından belirlenen (40.7)10-3 değeriyle de iyi bir şekilde örtüşmektedir. Büyük ve derin göllerin artan bir şekilde içme suyu haznesi ve arıtılmış atıksu için alıcı ortam olarak kullanılmaları, en uygun su kalitesi yönetiminin sağlanması bakımından, dinamiklerinin daha iyi anlaşılmasını gerekli kılmaktadır. Bu çalışmadan sağlanan sonuçlar, derin göllerde kışsal soğuma süreciyle ilintili olarak meydana gelen yerçekimi akımlarının laboratuvar ortamında gözlemlenenlere benzer özellikler sergilediğini ortaya koymaktadır. Buna karşın ve özellikle türbülans ölçeğinde, göllerdeki tabakalaşmanın ortadan kalkmasında temel süreçlerden birini teşkil eden bu akımlar üzerinde ayrıntılı yeni çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.
Düşey Yüzlü Kıyı Yapıları Üzerinde Kullanılabilecek Dalga Enerjisi Dönüştürücüsü Tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-01-13) Varol, Özgür Evren ; Kabdaşlı, M. Sedat ; 10022564 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Kıyı Mühendisliğinde, kıyıların belli kesimlerini dalga etkilerine karşı korumaya yönelik yapıların tasarımı ve inşaatı temel çözüm yöntemleridir. Bu yapılar dalga etkilerini, başka bir ifade ile bu etkilerin temel kaynağı olan dalga enerjisini, türbülans vb. hidrodinamik yollarla ısı ve ses enerjisine dönüştürerek veya geri yansıtarak uzaklaştırmaya çalışırlar. Bu noktadan hareket edilerek; bu çalışmanın öncelikli amacı, kıyıyı korumak amacıyla planlanan veya mevcut olan düşey yüzlü bir kıyı yapısı üzerinde çalışabilecek ve dalgalı deniz koşullarında enerji üreterek tesisin veya bölgenin enerji ihtiyacına katkıda bulunabilecek bir dalga enerjisi dönüşüm sistemin tasarlanmasıdır. Bu doktora tez çalışması ile, kıyıyı korumak amacıyla yapımı planlanan veya halihazırda mevcut olan düşey yüzlü bir kıyı yapısı üzerinde çalışabilecek ve dalgalı deniz koşullarında enerji üreterek tesisin veya bölgenin enerji ihtiyacına katkıda bulunabilecek bir dalga enerjisi dönüşüm sistemin tasarlanması hedeflenmiştir. Bu doğrultuda, mevcut dalga enerjisi dönüştürücüleri ve düşey yüzlü kıyı yapıları üzerinde yapılan literatür incelemelerden sonra bu çalışma kapsamında çalışılmak üzere dalga aşma prensibine dayalı bir sistemin seçilmesi uygun görülmüştür. Seçilen bu sistemin temel tasarım parametreleri ortaya konularak, bu parametrelerin sistemin performansına etkilerini belirleyebilmek adına farklı konfigürasyonların uygulanıp denenebileceği bir fiziksel model sistemi tasarlanıp kurulmuş ve farklı dalga karakteristikleri ile laboratuvar ortamında denemeleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirilerek sistemin temel tasarım parametreleri ve bunların sistemin performansı üzerindeki etkileri ortaya konulmaya çalışılmıştır.
Kesit daralmasının soliter dalgalara olan etkisinin ve sınır tabakasının deneysel olarak incelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015) Bağcı, Taylan ; Bağcı, Taylan ; 421167 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Sciences and Engineering

Doğada çok sık gözlenemeyen ve dolayısıyla da araştırmacıların üzerinde pek fazla inceleme yapma şansı bulamadıkları ve bir çeşit soliter dalga olan N-Dalga'sı bu tez kapsamında deneysel olarak labarotuvarda üretilmiş ve incelenmiştir. Özellikle deniz tabanında gerçekleşen heyelanlar ve depremler nedeniyle oluşan tsunamiler bu çeşit tekil dalgalar oluşturmaktadır. Bu nedenle tekil dalgaların incelenmesi büyük felaketler yaratan tsunami gibi afetleri daha iyi anlamamız açısından önem arz etmektedir. Bilim insanları tsunami gibi tekil dalgaları incelemeye başladıkları ilk yıllarda, bu tip dalgaların tek bir dalga tepesinden oluşan soliter dalga tipinde olduğuna kanaat getirmişlerdir. Bu minvalde soliter dalga üzerine çalışmalara ağırlık verilmiş çeşitli teorik yaklaşımlar irdelenerek sayısal ve fiziksel modeller gerçekleştirilmiştir. Mamafih tsunamilerin önceden öngörülememesi ve pek yaygın olmayan görsel kayıt ekipmanlarından dolayı gerçek bir tsunami dalgasının benzeştirilmesi ile ilgili olarak sağlam temelli ve net çalışmalar ortaya konamamıştır. Dijital teknolojideki hızlı gelişmeler sayesinde uzaktan algılama çalışmaları yaygınlaşmış, fotoğraf ve kamera teknolojileri gelişerek bir çok bireyin sahip olabileceği duruma gelmiştir. Böylelikle ilk modern bilimin başlangıcı sayılan gözlem yeteneğimiz tsunamiler konusunda da gelişmemize fırsatlar sunmuştur. 1990'lı yılların sonlarına doğru tsunami dalgasının sadece bir tepeye sahip olmadığı ve ayrıca bir de çukurun eşlik ettiği bir dalga olduğu anlaşıldı. Şeklinin N harfine benzerliğinden ötürü de N-Dalgası olarak isimlendirildi. Ayrıca N-dalgası için dalga tepesinin dalga çukurundan önce geldiği durum için "Leading Elevation N-wave (LEN)" ve dalga çukurunun dalga tepesinden önce geldiği durum için "Leading Depression N-wave (LDN)" tanımları yapılmıştır. Bu ilk gözlemleri takip eden yıllarda araştırmacılar, çeşitli teoriler ve sayısal modeller geliştirmişler. Fakat gerek gerçek bir tsunamiye ait kayıt olamaması gerekse de labaratuvarlarda bu tip dalgarı üretmeye müsait dalga üreticilerinin bulunmamasından dolayı teorilerilerini ve sayısal modellerinin doğruluğunu onaylamakta sıkıntılar yaşamışlardır. 2004 yılına geldiğimizde 26 Aralık günü Hint Okyanusu'nda meydana gelen ve Sumatra Depremi olarak da adlandırılan deniz altı depremi sırasında büyük bir tsunami meydana gelmiştir. Toplam 14 ülkeden 230000 insanın hayatını kaybettiği bu afet sırasında tesadüfen o bölgede bulunan "Mercator" isimli Belçika bandıralı bir yat bu tsunamiye ait bir su seviyesi değişimi kaydı almayı başardı. Bu tarihten sonrada N-Dalgasına ait teoriler gözden geçirildi, yenilendi ve daha sağlam temellere oturtuldu. Güncel çalışmalara göre artık N-Dalgası biri pozitif diğeri negatif genliğe sahip ve aralarında faz farkı bulunan iki adet soliter dalganın süperpozisyon hali olarak tanımlanmaktadır. Halen emekleme aşamasında bulunan araştırmalarda N-Dalgası fiziksel olarak laboratuvarlarda yeni yeni oluşturulmaya başlanmış olup bu konu ile ilgili çok kısıtlı sayıda çalışma mevcuttur. Sadece İstanbul Teknik Üniversitesi Hidrolik Laboratuvar'ı bünyesinde bulunan ve burada geliştirilen özel bir piston mekanizması sayesinde 23.5m x 1.0m x 0.5m boyutlarındaki dalga kanalında N-dalgası üretilebilmektedir. Bu çalışma kapsamında ise N-dalgasının fiziksel özelliklerini ortaya koymak amacıyla bir çalışma yürütülmüştür. Böylelikle bu konudaki literatürde bulunan boşluk doldurulmaya çalışılmıştır. Bu minvalde iki ana başlık altında çalışmalar yürütülmüştür. İlk olarak N-dalgasına ait ortalama akım hızı, türbülans ve taban kayma gerilmesi gibi akım özelliklerini incelemek maksadıyla taban sınır tabakasında ölçümler yapılmıştır. Daha sonrasında ise haliç, boğaz, koy gibi morfolojik kıyı şekillerinin etkilerini daha iyi anlayabilmek açısından basitleştirilmiş bir kanal daraltma işlemi gerçekleştirilmiştir. Böylelikle N-dalgasının fiziksel özelliklerinin kanal daralması ile nasıl değiştiği ortaya konulmuştur. N-dalgasının, doğası gereği permanan ve periyodik olmamasından ötürü fiziksel karakteristiklerinin ortaya konması amacıyla grup ortalaması (ensemble average) yöntemi benimsenmiştir. Bu yöntem permanan olmayan akımların incelenmesinde kullanılan bir yöntemdir (Sumer v.d., 2010). Bu minvalde N-dalgası 40 defa üretilmiş ve eş zamanlı olarak taban yakınında 35 noktada hız profili ve su yüzü değişimi ölçümleri yürütülmüştür. Bunlara ek olarak yine aynı dalgaya ait serbest yüzey akım hızının belirlenmesi amacıyla farklı derinliklerde yine hız profili ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Açık denizde oluşan tsunamiler kıyılara yaklaştıkça kıyı morfolojisinden etkilenmektedirler. Özellikle boğaz, nehir gibi morfolojik yapılarda ilerleyişinin araştırılması bakımından ikincil bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Bu düzenekle de kanal sırasıyla 5°, 10° ve 15° tedrici olarak daraltılmıştır. Yine bu durumlarda da 2 noktada hız profili ve su yüzü değişimleri kaydedilmiştir. Toplam 70 adet gerçekleştirilen deneyler daha sonra Matlab programı ile oluşturulan kodlarla analiz edilmiştir. Bu analizler sonucunda hız profilleri, kayma gerilmesi, türbülans özellikleri gibi akım özellikleri ortaya konulmuştur. Bu minvalde grafiklerin yanı sıra akımın zamanla değişimini gösteren videolar da Ekler kısmında CD-ROM olarak sunulmuştur. Ayrıca daralmanın etkisi ve su yüzü değişimleri de bu çalışma kapsamında irdelenmiştir.
Küre Biçimli Tanklardaki Çalkantının Modellenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-07-22) İtibar, Mustafa Deniz ; Ünal, Necati Erdem ; 10006989 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Çalkantının fiziksel özellikleri, bilim insanları tarafından halen tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Çalkantı esnasında görülen dalga kırılması, çarpma etkisi vb. önceden belirlenebilmesi, mühendislik uygulamalarında önemlidir. Çalkantının önceden tahmini ve kontrol edilebilmesi, güvenli mühendislik uygulamalarının hayata geçirilebilmesini sağlar. Söz konusu uygulamalar karadaki depolama tankları, sıvı kargo taşıyan deniz araçları, uzay araçları, kara araçlarının yakıt depoları gibi birçok alana hitap edebilir. Bu tez çalışmasında, üç-boyutlu çalkantı hareketinin sayısal olarak modellenmesi üzerinde durulmuştur. Çalkantı yüklerinin önceden tahmin edilebilmesine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalkantı hareketinin tanımlanmasında kullanılabilecek birçok sayısal model bulunmaktadır. Bunlar arasından seçilen yöntem “Düzgün Parçacık Hidrodinamiği” olup, serbest yüzey problemlerinde edinilmiş başarılı sonuçlar nedeniyle tercih edilmiştir. Lagrange kinematik inceleme yöntemi, dalga kırılması ve saçılma gibi, geleneksel yöntemlerin zorlandığı problemleri kolayca tanımlayabilmektedir. Yöntem ilk olarak astrofizik alanında kendine kullanım yeri bulmuş olup, ilerleyen yıllarda hidrodinamik problemlere uyarlanmıştır. DPH yöntemi, en eski parçacık tabanlı yöntemlerden bir tanesidir. Söz konusu yöntem, özellikle son yıllarda daha yaygın kullanım alanı bulmaktadır. Yönteme getirilen yenilikler sayesinde, güvenilirliği ve kararlığı artmıştır. Benzer problemlerin çözümünde genellikle tercih edilen yöntemler Level Set (LS) Yöntemi yada Akışkanın Hacmi Yöntemi’dir (VOF). Söz konusu yöntemlerde serbest yüzeyin tanımlanması için özel işlemler gerekmektedir. Bu da gerekli olan işlem gücünü bir hayli arttırmaktadır. DPH yönteminde herhangi bir ağ yapısı tanımlanmadığından büyük deformasyonların söz konusu olduğu problemler kolaylıkla tanımlanabilmektedir. Avantajları yanında DPH yönteminin önemli iki dezavantajı vardır. Bunlar, katı cidar yakınındaki basınç alanında görülen sayısal kirlilik ve parçacık sayısının artmasıyla büyüyen işlem gücüdür. Bu tez çalışması kapsamında, söz konusu sayısal kirliliğin giderilerek daha doğru basınç değerlerinin elde edilebilmesi için 𝛿-DPH denklemleri, klasik yönteme eklenmiştir. Uygun sayısal difüzyon terimlerinin süreklilik denklemine eklenmesi ile sayısal kirlilik büyük ölçüde giderilmiştir. İkinci dezavantaj olan işlem gücü gereksinimi ise, matematiksel hesaplamaların, grafik kartı yardımı ile yapılması sonucunda aşılmıştır. Tez çalışması kapsamında, küre biçimli bir tanktaki sıvının hareketinin tanımlanmasında DPH yönteminden yararlanılmıştır. Söz konusu yönteme iki önemli önemli eklenti yapılarak, eksiklikleri giderilmeye çalışılmıştır. Kodun doğrulanması çalışmaları kapsamında, daha önce yapılmış deney sonuçlarından yararlanılmış olup, elde edilen sayısal sonuçlar deneyler ile oldukça uyumludur.
Boru Tipi Yüzer Dalgakıran - Dalga Enerjisi Dönüştürücü Çok Amaçlı Sistem Tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-10-23) Akgül, Mehmet Adil ; Kabdaşlı, Mehmet Sedat ; 10034714 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Bu çalışmada, boru tipi bir yüzer dalgakıran sistemi ile melezlenecek olan aşma tipi bir dalga enerjisi dönüştürücünün tasarımı ve bu amaçla kullanılacak fiziksel büyüklüklerin incelenmesi ele alınmıştır. Fiziksel modelleme teknikleri kullanılarak gerçekleştirilen çalışmanın ilk aşamasında dairesel silindir üzerinden dalga aşması incelenmiş, aşma debilerinin tahmini için ampirik bağıntılar geliştirilmiştir. Aşan su kütlesinin taşıdığı enerji, potansiyel ve kinetik bileşenleri cinsinden ifade edilerek dalga başına aşan su kütlesinin enerji bütçesi hesaplanmış ve zamansal ortalamasından yararlanılarak sistemin aldığı güç değerleri hesaplanmıştır. Sistemin hidrolik verimi, alınan gücün dalga gücüne oranı olarak hesaplanmış ve hidrolik verimin çeşitli parametrelerle değişimi incelenmiş; hidrolik verimin hacimsel boyutsuz debinin üstel bir fonksiyonu yardımı ile ifade edilebildiği ortaya konulmuştur. Üç paralel dairesel silindirden oluşturulan yüzer dalgakıran modelinin farklı özellikteki dalgalar altında dalga geçişine etkisi incelenmiş; silindir ara mesafelerinin artışına paralel olarak dalga geçişinde de artış olduğu ortaya konmuştur. Ampirik dalga geçiş bağıntıları türetilmiştir. Melez sistemin dizaynı için dalga aşması ve yüzer dalgakıran performans verileri ortak incelemeye tabi tutulmuş ve özellikle küçük bağıl genişlik değerlerinde ve dik dalgalarda sistemin her iki amacını da yerine getirdiği görülmüştür. Elde edilen sonuçların, dalgakıranın performansını daha da iyileştirecek bir bağlama sistemi ve hidrokinetik esaslı bir türbin düzeneği yardımı ile, mikro ölçekli dalga enerjisi dönüştürücü tasarımına yönelik bir ilk adım oluşturduğu düşünülmektedir.
Experimental physical modeling of hydrodynamics of a fixed owc with development of analytical and numerical models

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Çelik, Anıl ; Altunkaynak, Abdüsselam ; 10312240 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Sciences and Engineering

Dünyanın ve insanlığın geleceği açısından yenilenebilir enerjinin konvansiyonel enerji kaynaklarının yerini alması elzemdir. Bu konunun değerlendirildiği uluslararası toplantılarda hedefler konmuş olmasına rağmen henüz kayda değer bir başarı elde edilememiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranının artması için tüm yenilenebilir enerji türlerinden istifade edilmelidir. Bir tür yenilenebilir enerji kaynağı olan dalga enerjisi insanlığın ilgisini çekmiş ve 1000'den fazla dalga enerji dönüştürücü patentleme işlemi yapılmıştır. Buna rağmen güneş ve rüzgâr enerji kaynaklarından çok daha fazla enerji yoğunluğuna sahip dalga enerjisinden hemen hemen hiç faydalanılamamaktadır. Dünya yüzeyinin yaklaşık üçte ikisinin sularla kaplı olduğu düşünüldüğünde bu şaşılacak bir durumdur. Henüz ticari üretime geçmiş bir dalga enerji dönüştürücünın bulunamaması üretilen elektrik enerjisinin maliyetlerinin hala çok yüksek olmasından ötürüdür. Bunun sebebi ise detaylı ve karmaşık dalga-yapı ve yapı içindeki iki farklı akışkanın etkileşimlerinin tam olarak anlaşılamamasından ötürüdür. Bu motivasyonla, dalga enerji dönüşüm süreçlerinin daha iyi anlaşılmasına katkı sağlamak için bu çalışmaya başlanmıştır. Bugüne kadar icat edilen dalga dönüştürücülerinden salınımlı su sütunu (SSS) tipi dalga enerjisi dönüştürücü işleyiş basitliği, stabil oluşu, kolay ulaşılabilirliği ve çevre dostu olması dolayısıyla bir adım öne çıkmıştır. Bu çalışma kapsamında da dikdörtgen kesitli sabit genel bir SSS seçilmiştir. Bu yapıların çalışma prensibi şu şekildedir: İçi boş, dört tarafı kapalı kısmi olarak suya batırılmış ve suyun altında kalan kısmında deniz suyuyla irtibatı sağlayan bir açıklık bulunan herhangi bir geometrideki yapı deniz tabanına veya herhangi bir yapıya sabitlenir. Bu yapının arka kısmında ise dar bir hava çıkış borusu bulunur. Yapıya gelen dalgaların dalga tepelerinin enerji dönüştürücü içerisindeki su seviyesini yükseltmesiyle yapı içindeki su seviyesinin üstünde hapsolmuş bulunan hava sıkışır ve basınç artar. Bu basınç farkı havayı çıkış borusundan hızla dışarı çıkmaya zorlar. Dalga çukurunun yapıyla teması noktasında bu sistemin tersi oluşur ve hava oluşacak vakum etkisiyle yapı içine çekilir (Bu işlemler dalgafrenksı ile belli bir faz açısında gerçekleşir). Çıkış borusu önüne konacak, çift taraflı hava akış durumunda dahi aynı yöne dönecek bir tribün ve onunda bağlı olduğu bir jeneratör yardımı ile dalga enerjisi hava enerjisine oda tribündeki dönme enerjisine oda nihayet elektrik enerjisine çevrilir. SSS yapısı içinde dalga etkisi altında salınımı yapan su sütünü, dalga enerjisinin kinetik enerjiye dönüşmüş halidir. Salınım yapan su sütunu daha sonra kendi enerjisini üzerinde hapsolmuş bulunan havaya aktarır ve böylece dalga enerjisi pnömatik enerjiye dönüştürülmüş olur. Bu bağlamda yapı içinde hareket eden su sütunu, dalga ile hava arasında enerji iletim görevini görür. Bu nedenle su sütunu salınım miktarları ve karakteristikleri önem arz etmektedir. Yapının maruz kaldığı dalgaların karakteristiklerinin salınımlar üzerindeki etkisi açıktır. Bu etkileri ve bu etkilerin yapının performansı üzerinde oluşturduğu değişimleri gözlemleyebilmek için dört ayrı düzenli dalga üretilmiştir. Ayrıca, detaylı literatür taraması sonucunda, aynı zamanda (türbin) su sütunu üzerinde yaptığı sönumleme düzeyinin ve yapının sualtı açıklık yüksekliğinin de çok önemli olduğu anlaşılmıştır. Bu çalışmada, enerji alma yapısı değişik çaplarda ki (değişik sönümleme düzeylerine karşı gelen) orifisler kullanılarak simüle edilmiştir. Yapı açıklık miktarı salınımlı su sütununa iletilen dalga enerji miktarını belirlemektedir. Sonuç olarak bu çalışmada yapı verimini etkileyen en önemli parametrelerin incelenmesi noktasında, kullanılan deneysel, nümerik ve analitik yöntemler, farklı orifis çapları ve su altı açıktıkları için farklı dalga parametreleri altında denemiştir. Beş farklı ofis çapı ve dokuz farklı yapı açıklık yüksekliği ve dört farklı düzenli dalga kullanılmıştır. Su sütunun salınım düzeyi elektriğe dönüştürülebilen dalga enerjisi miktarını direk etkilediği için, salınım miktarlarının bu çalışmada kullanılan parametrelerin değişimlerine vereceği tepkilerin tahmini önemlidir. Seçilen enerji alma yapısının su sütunu salınımı üzerine uyguladığı sönnümleme miktarına göre SSS yapısı aşırı sönümlenmiş veya az sönümlenmiş sistem olmak üzere ikiye ayrılır ve farklı dinamikler içerirler. En küçük orifis çapında (en yüksek sönümleme düzeyi), sistemin aşırı karakteristiğe sahip olduğu serbest düşüm testlerinde belirlenmiştir. Aşırı sönümlenmiş sistem için yapılan deneysel çalışmalarda, su sütunu salınım genliği ölçülmüş ve gelen dalga özelliklerinden bağımsız olarak salınım genliğinin maksimum olduğu bir kritik yapı su altı açıklık miktarı tespit edilmiştir. Açıklık yüksekliğinin daha da artmasının yapı içinde çalkantılara sebebiyet verdiği görülmüştür. Çalkantının ise yapı verimini olumsuz etkilediği bilinmektedir. Bu yüzden yapı su altı açıklığının kritik açıklık yüksekliğinden fazla olduğu durumlarda yapı içine transfer edilen fazla enerji miktarı zararlı enerji olarak adlandırılmıştır. Su salınımı genliğinin boyutsuz dalga frekansıyla üstel, boyutsuz dalga boyuyla ise lineer ilişki içinde olduğu görülmüştür. Salınım genliği ile açıklık ve dalga parametreleri arasında matematiksel bağlantı kurulmuş ve bu bağıntının deneysel verilerle uyum içinde olduğu görülmüştür. Bu matematik ilişki kullanılarak salınım genlikleri yapı sualtı açıklık ve dalga parametrelerine göre bulunabilmektedir. Su sütunu yüzeyi profil davranışları, dalga parametreleri ve yapı sualtı açıklık yüksekliğine göre belirlenmiştir. Tek serbestili basit mekanik modelleme yaklaşımı kullanılarak daha genel bir matematik model geliştirilmiştir. Bu yaklaşım basit olmasına rağmen, su sütunu harektlerinin dinamik özelliklerini bünyesinde barındırabilmektedir. Bu yaklaşımşla modellenen su sütunu hareket denklemleri aynı zamanda SSS yapısının termodinamik denklemlerine bağlı olduklarından ötürü ancak beraber eşzamanlı olarak çözülmeleri gerekmektedir. Bu yüzden su sütunu hareketlerinin doğru modellenmesi önemlidir. Geliştirilen matematik modelin çözümlenebilmesi için tespiti gerekli olan toplam lineer eş sönümleme katsayısı lineer bir yaklaşımla, daha önce literatürde kullanılmamış olan serbest salınım deneysel testleriyle bulunmuştur. Dalga parametrelerinden bağımsız olarak belirli bir yapı sualtı açıklığının minimum sonümle katsayısına karşılık geldiği görülmüştür. Böylece su sütunu salınım genlikleri ve gelen dalgaya göre faz açıları hesaplanmış, sonuçlar deneysel verilerle doğrulanmıştır. Az sönümlenmiş sistemler için ise, ilk defa, serbest salınım metodu kullanılmak suretiyle SSS hidrodinamik parametreleri; toplam lineer eş sönümleme katsayısı, eklenmiş kütle, doğal ve rezonans frekans değerleri lineer bir yaklaşımla tahmin edilmeştir. Bu metot ayrıca üç boyutlu nümerik modelleme tekniği ile de simüle edilmiş ve deneysel çalışmalarla karşılaştırılarak doğruluğu tasdik edilmiştir. Böylece çok daha ucuza ve az bir zamanda, serbest salınım metodu, numerik çalışmalarla farklı geometrik ve hidrodinamik parametrelere sahip yapılar için, farklı zemin ve gelen dalga şartlarında uygulanabilecektir. Az sönümlü SSS yapılarında, sönümleme katsayısının orifis çapı arttıkça ve sualtı açıklığı miktarı düştükçe, azaldığı görülmüştür. Bulunan sönümleme katsayısı, ilk defa, suya daldırılmış olan yapı ön duvar altındaki sürtünme ve oluşabilecek çevrinti etkilerinide içinde barındırmaktadır. Bulunan hidrodinamik parametreler, geliştirilen tek serbestili basit mekanik modelde kullanılmış ve salınım zaman serileri hesaplanmıştır. Salınım zaman serileri deneysel olarak da ölçülmüş ve yapı yüzeyinde aşırı çalkantıların olduğu durumlar hariç mekanik model sonuçları ile çok uyumlu bulunmuştur. Su sütunu yüzey çalkantılarının yapının dalga geliş yönündeki genişliğinin dalga boyuna oranının bir fonksiyonu olduğu tespit edilmiştir. Bu oran küçüldükçe çalkantı miktarının arttığı tesbit edilmiştir. Su sütunu içinde oluşan ve yapının hidrodinamik verimliliği açısından istenmeyen bir hareket çeşidi olan çalkalanmanın, sönümleme miktarı arttıkça (orifis çapı arttıkça) ve su altı yapı açıklığı düştükçe, azaldığı görülmüştür. Daha önce literatürde, SSS yapılarının doğal frekansının hesaplanmasında farklı sistemler için geliştirilen anpirik formüller kullanılınırken, bu çalışmada elde edilen deneysel verilerle, ilk defa sadece salınımlı su sütünu doğal frekansı için yeni bir ampirik formül geliştirlmiştir. Eklenmiş kütlenin ise her koşulda belli bir aralıkta olduğu tesbit edilmiş ve literatürde bulunan daha önceki çalışmalarla uyumlu olduğu görülmüştür. Son olarak SSS yapısının enerji dönüşüm verimliliği nicel ve nitel olarak, bu çalışmada kullanılan farklı dalga parametreleri, yapının sualtı açıklığı ve değişik türbinlerin oluşturduğu sönümleme miktarları için deneysel ölçümlerle hesap edilmiştir. Farklı parametrelerin verim üzerindeki etkisi araştırılmış, optimum türbin sönümleme ve sualtı açıklık yüksekliği gelen dalga özelliklerine göre belirlenmiştir. Sonuçlar göstermektedir ki, belli bir dalga eğimi aralığında, optimum tribün sönümleme düzeyi sadece dalga parametrelerine göre değil aynı zamanda yapının sualtı açıklığı yüksekliğine göre değişmektedir. Ayrıca, tahmin edildiği üzere çalkalanmanın enerji verimliliği üzerinde çok ciddi olumsuz etkileri olduğu nicel olarak da görülmüştür.
Dolgu zeminlere oturan kıyı yapısı temellerinin tasarımında yeni yöntemlerin incelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Kılcı, Rıza Evren ; Kırca, Veysel Şadan Özgür ; 10253359 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Sciences and Engineering

Dolgu zeminlerde koruma tabakasının oturması yalnızca sismik yüklerden kaynaklanmayıp sismik yüke ek olarak akıntı etkisi, dalga etkisi, rüzgar yükleri kaynaklı yapısal salınım ve bunun benzeri titreşim etkileriyle deniz tabanında ve filtre tabakasında oluşabilen yukarı yönlü basınç gradyanları (hidrolik eğim) nedeniyle de oturmaların olabileceği anlaşılmaktadır. Ortaya çıkan bu yüksek basınç gradyanlarıyla, taban (çekirdek) malzemesi sökülebilmekte, hatta borulanma hadisesiyle tüm dolgu yapısında göçme yaşanabilmektedir. "Dolgu Zeminlere Oturan Kıyı Yapısı Temellerinin Tasarımında Yeni Yöntemlerin İncelenmesi" başlıklı bu tez çalışmasında yukarıda bahsedilen olguları ölçek etkilerini minimize ederek prototip ölçeğinde modelleyebilmek amacıyla yeni bir fiziksel model sistemi kurulmuştur. Oluşturulan bu fiziksel modelde ince kum, orta kum ve ince çakıl olmak üzere 3 çeşit zemin kullanılmış ve bu üç tip zemin için sonuçlar mukayese edilmiştir. Bu deney sisteminde "düşen basınç gradyanı" ve "salınımlı basınç gradyanı" altında iki farklı deney tipinde 65 adet deney yapılmıştır. Bu deney düzeneği, zemin içinden dışarıya doğru meydana gelen kararsız (zamanla değişen) basınç gradyanları nedeniyle yukarı yönlü sızma akımı ve borulanmanın hangi koşullarda meydana geldiğini daha derinlemesine inceleme fırsatı sunmuş ve böylece gerekli önlemlerin (filtre ve koruma tabakası) alınması yönünde olanak sağlamıştır. Tez çalışması 6 ana başlıktan oluşmaktadır. Bu başlıkları kısaca özetlemek gerekirse 1. başlık olan giriş bölümünde tezin amacı, konusu ve kapsamı ile yapılan tüm literatür çalışmaların kısa özeti sunulmuştur. 2. Bölümde, rüzgâr enerjisi ve açık deniz rüzgâr türbinleri başlıklı kısımda ilk olarak açık deniz rüzgâr enerjisinin Türkiye ve Dünyadaki yeri istatistiki şekiller aracılığıyla bakılmış, genel olarak açık deniz rüzgâr türbin tasarımı ve çeşitliliği özetlenmiştir. 3. Bölümde, türbin temellerinin tasarımında oyulma koruması ve deniz tabanının davranışının incelenmesi kısmında oyulma ve sıvılaşma kavramları kısaca anlatılmış, önemi üzerinde durulmuş ve yapılan literatür çalışmaları kısaca özetlenmiştir. 4. Bölümde, borulanma olgusunun tanımı ve koruma tabakası stabilitesi açısından incelenmesi başlıklı kısımda borulanma hadisesi anlatılmış ve geniş literatür araştırmasına yer verilmiştir. Yine bu bölümde dışa doğru basınç gradyanı etkisindeki filtre tabakalı ve tabakasız eğimli yüzeyde kuvvet dengesi ve su ile tane karışımının bir bütün olarak borulanma başlangıç kriterinin türetilmesi yapılmıştır. Elde edilen mevcut sonuçlar ile kararlı borulanma kriterlerinin karşılaştırılması yapılmış ve sonuçların uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Ayrıca şevin filtre ile korunması durumunda borulanma kriteri olan formülasyon üzerinde değişik parametrelerin bir fonksiyonu olarak filtre tabaka kalınlığı ( Bf ) ile filtre taş kalınlığı (Df) arasında oranlamalar yapılarak grafikler üzerinde değerlendirmeler yapılmıştır. Bu bölümün son çalışmasında ise filtre tabakası altındaki bir zemin elemanını oluşturan su ve tane karışımının bir bütün olarak hareket edebilme ilkesinden farklı biçimde, zemin içerisindeki su ve zemin tanelerinin hareket denklemleri ayrı ayrı türetilmiştir. 5. bölümde salınımlı basınç gradyanı altında borulanma mekanizması deneyleri başlığı altında borulanma mekanizması deney düzeneği, kullanılan ölçüm aletleri ve deneyde kullanılan zeminlerin karakteristik özellikleri anlatılmıştır. 3 çeşit zemin ve iki farklı deney sistemiyle elde edilen deney sonuçları çizelgelerde gösterilmiş, yapılan deneylerde borulanma hadisesi görülmüş ise çizelgeye borulanma var, yok ya da limit durum (var) olarak yazılmıştır. Tüm deney sonuçları için basınç, basınç profili ve basınç gradyanı profili eğrileri tezin ekler bölümünde sunulmuştur. Tezin son bölümü olan 6. bölümde ise pratik uygulamalar için görüşler sunulmuş, tezin sonuç bölümü yazılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında "Use of Steel Slag in Rubble – Mound Marine Structures", in proc. of 3rd Iron and Steel Symposium (UDCS'17), Karabuk, Turkey, 3-5 April 2017; Karabuk University, 2017,307-313. ve "A Modified Piping Criterion for Determination of Effective Filter Thickness under Revetment Slopes" 13th International Congress on Advances in Civil Engineering 12-14 September 2018, İzmir/Turkey 2 adet uluslararası bildiri ile Mechanism of Steady and Unsteady Piping in Coastal and Hydraulic Structures with a Sloped Face' Water, 2018, 10, 1757, 1 adet makale çalışması yapılmıştır. Ayrıca tez kapsamındaki çalışmalardan üretilen "Determination of Minimum Filter Thickness for Protection of Slopes against Piping" isimli bir makale de hazırlanma aşamasındadır.
Bitkili Ortamda Akıntı Ve Dalga Etkileri Altında Su Sıcaklığı Değişimlerinin Deneysel İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Aydıngakko, Alpaslan ; Kabdaşlı, M. Sedat ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Ekolojik açıdan büyük öneme sahip sazlıklı bölgeler hassas bir dengeye sahiptir. Özellikle göç eden kuşlar için önemli bir uğrak ve dinlenme yeri olan bu bölgeler aynı zamanda göç etmeyen canlılar içinde büyük bir yaşam alanıdır. Özellikle besin açısından zengin olan bu bölgeler birçok canlı türüne ev sahipliği yapmaktadır. Sürdürülebilir bir gelişim gerçekleştirilebilmesi için bu bölgelerin hidrodinamik yapısının bilinmesi ve sıcak su deşarjlarıyla atık suyun davranışının belirlenerek olumsuz etkilerinin en aza indirilebilesi gerekmektedir. Bu çalışmanın yapılış nedeni sazlıklı alıcı ortamda sıcak su deşarjıyla meydana gelen değişimlerin tespit edilmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, sıcak su deşarjlarının alıcı ortamda sazlık etkisiyle meydana gelen değişimleri deneysel bir çalışmayla incelenmiştir. Çalışmada dalga yüksekliği, sıcaklık farkı, deşarj edilen debi ve sazlık olup olmaması bağımsız değişken olarak kabul edilmiş ve sonuçta 40 adet deney gerçekleştirilmiştir. Ölçülen parametreler ise sıcaklık, hız, dalga yüksekliği ve dalga periyodudur. Deneysel çalışma 22*1*0.5 m boyutlarında kanalda gerçekleştirilmiştir. Akım hızı Vectrino+ ile 50 Hz aralığında kayıtlar alınmış ve en düşük kayıt süresi 1 dakikadır. Sıcaklıklar Pt100 tipi 19 adet termometrelerle ölçülmüştür. Sonuç olarak hem sazlıklı hem de sazlıksız ortamlar için bir akıntı ve dalga yüksekliğine bağlı sıcaklık dağılım fonksiyonu ile hız dağılım fonksiyonu istatistiksel bir yaklaşımla elde edilmiştir. İstatistiksel yaklaşımda çoklu regresyon analiz yöntemi kullanılmıştır. Söz konusu fonksiyonlar bağıl sıcaklık, boyutsuz hız ve rölatif derinlik parametrelerine göre verilmiştir. Elde edilen fonksiyonların istatistiksel açıdan yeterli hassasiyette olduğu görülmüştür. Sazlıksız ortamdaki hız ve sıcaklık değerleri klasik yöntemlerle hesaplandıktan sonra tez çalışmasından elde edilen elde edilen formüller yardımıyla sazlıklı ortamdaki dağılım elde edilebilmektedir.
Hidrolik Sıçramanın Havalandırma Verimliliğinin İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Küçükali, Serhat ; Çokgör, Şevket ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği ; Coastal Engineering

Doğal havalandırma, havadaki oksijenin suya olan transferi olarak tanımlanmaktadır. Doğal havalandırmayı sağlayan üç tane hidrodinamik süreç vardır, bunlar: (1) hidrolik sıçrama, (2) su düşümü, (3) basamaklı kanallardan ilerleyen akım. Bu yapıların bir diğer ortak özelliği hidrolik yapılarda enerji kırıcı olarak kullanılmalarıdır. Bu noktadan hareketle, doğal havalandırma verimliliğiyle enerji kırılması arasında pozitif bir ilişkinin bulunması beklenmektedir. Doğal havalandırmayı sağlayan bu hidrodinamik süreçlerde, termodinamiğin 1. prensibine dayanılarak, kaybolan enerjiden büyük ölçekli çevrilerin sorumlu olduğu ve bu çevrilerin yaptığı işin suya oksijen transferini sağlayan mekanizma olduğu yaklaşımında bulunulmuştur. Bu hipotezi desteklemek için laboratuarda klasik hidrolik sıçramayla ilgili sistematik deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler, genişliği 0.5 m olan bir açık kanalda gerçekleştirilmiştir ve deneylerde arasında, ve arasında değerler almıştır. Havalandırma verimliliği 0.01-0.1 arasında değişim göstermiştir ve transfer olan oksijen miktarıyla, kırılan enerji miktarı arasında kuvvetli bir ilişki bulunmuştur. Deneysel verilerin analizi sonucu, hidrolik sıçramanın havalandırma verimliliğini yük kaybının ve birim genişlikten geçen debinin fonksiyonu olarak tahmin eden bir formül geliştirilmiştir. Havalandırma verimliliği yük kaybının ¾’cü, birim genişlikten geçen debinin ise ¼’cü kuvvetiyle ilişkilendirilmiştir. Olaydaki türbülans yapısının önemli rolü yapılan ölçümlerle ortaya konmuştur. Hidrolik sıçrama boyuncaki akım doğrultusundaki türbülans şiddeti eksponansiyel olarak azalan , türbülans kinetik enerjisi ise lineer olarak azalan bir fonksiyon sergilemiştir ve bu gidiş hidrolik sıçramadaki hava konsantarsyonu dağılımıyla uyuşmaktadır. Elde edilen deneysel bulgular, hidrolik sıçramdaki yük kaybının, ortamdaki türbülans kinetik enerjisini temsil ettiğini göstermektedir ve bu süreç yüzey yenilenme teoremini desteklemektedir. Sonuçta, hidrolik sıçramanın, arıtma tesislerinde etkin bir havalandırıcı ve karıştırıcı olarak kullanabilineceği ortaya konmuştur.

Gözat

Çıkarma tarihi ile FBE- Kıyı Bilimleri Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri