FBE- Gemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 34
-
ÖgeKıyı bölgesinde düzenli ve karışık dalgaların kırılmalarından ötürü enerji kaynaklarının incelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995)Bu çalışmada, Battjes (1986) ve Battjes ile Janssen (1978) 'in sahile doğru ilerleyen dalgaların kırıldıktan sonraki dalga yüksekliklerini hesaplamaya yarayan iki model tanıtılmıştır. Bu modellerden ilki periyodik ve yükselti dalgaları için verilen (Battjes, 1986) ve monoton olarak azalan dip eğimleri için uygundur. Ardından Battjes ve Janssen (1978) 'in hem sabit eğimli hem de tepe-çukur (bar- trough) tipi profiller için 8Px/8x+D=0 enerji denge denklemindeki enerji kaybını ifade eden kayıp fonksiyonu, D değerini hesaplayan ikinci bir model açıklanmıştır. İkinci modelden faydalanılarak kırılan dalgaların kırılma sonrası dalga yüksekliklerinin hesabı ve momentum denge denkleminin kullanılması ile sakin su seviyesinde ki yükselme (set-up) veya alçalmalar (set-down) bir bilgisayar programı (Ek A) yapılarak hesaplanmıştır. Bu ikinci model için Battjes ve Janssen (1978) 'in elde ettiği deney sonuçları ile bilgisayar programından elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve bunlarla ilgili şekiller Ek B'de sunulmuştur. Battjes ve Janssen (1978) 'in kıyıya gelen karışık dalgaların kırıldıktan sonraki dalga yüksekliklerini ve su seviyesindeki değişimi veren teorik modelin gayet iyi sonuçlar verdiği görülmüştür.
-
ÖgeCost analysis of potential wind farms located at different regions in caspian sea(Institute of Science and Technology, 2020)In this study, considering the Wind Energy Potential of the Caspian Sea, the Levelized Costs of Energy and Capacity Factors have been investigated for potential wind farms near the Absheron Peninsula, Olya site, Atyrau site, and finally for Sulak City's shoreline. Before LCOE analysis, Simple Feasibility Study has been done for the Absheron Project. Economical aspects of wind energy, today and the future of the wind power industry and its advantages and disadvantages have been investigated. Capital Expenditures, Operation, and Maintenance Expenditures of the offshore wind farms have been checked. Azerbaijan's wind energy potential has been checked. In the shoreline of the Absheron Peninsula, two different wind farms have been planned and designed and their Levelized Costs of Energy have been analyzed. Besides, other regions of the Caspian Sea basin have been investigated and potential wind farms in certain areas have been designed and their LCOE and Capacity Factor results have been compared. All projects' layouts have been selected. Preliminary calculations have conducted for all projects. For these projects, chosen regions' bathymetric maps, their hydrometrological features have been analyzed. Sea borders and shipping roads of the regions have been checked. Wind speeds of certain areas have been extrapolated by the help of power law. In order to have better results, several wind turbine factories' products have been checked. Their power curves have been analyzed and the most efficient one has been chosen for this research. Projects' Annual Energy Productions, their Capacity Factors, and finally, their LCOE have been calculated. In the project Absheron, two different discount rates have been used and its results have been compared with the projects of the other regions of the Caspian Sea. Besides, the results of the Absheron Project have been compared to the Azerbaijani Government's energy policy. Besides, the results of this research, have been compared to the results of the international offshore wind farms' average Capacity Factors and LCOE results. Regions' metrological features and their impacts on the planned projects have been mentioned in the end. To do that, researches and publications about the Caspian Sea basin have been checked and analyzed. To make a better comparison, their results have been compared to the results of this research.
-
ÖgeGemi yapılarında gerilme yığılması öngörülerinin kaba ağ yapısı ve makine öğrenmesi ile gerçekleştirilmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020-05-14)Gemi ve deniz yapılarının tasarımında dikkate alınması gereken limit durumlar vardır. Servis limit durumunda (SLD) global ölçekte ve kaba ağ yapısıyla analizler yapılır. Yorulma limit durumunda (YLD), SLD'nda gözükmeyen ve yapının özellikle süreksizlikler veya ani değişim gösteren bölgelerinde bulunan gerilme yığılmalarına ve bu gerilmelerin yorulma ömrüne olan etkisine yoğunlaşılır. Sıcak nokta gerilmesi denilen ve sonlu elemanlar analizi ile ekstrapolasyon kullanılan hesap yaklaşımında, yapının yerel ve SLD'de kullanılana kıyasla çok daha yüksek çözünürlükte bir ağ yapısının kullanıldığı bir model üretilir. Bu modelin analiz süresi, ağ yapısı ve farklı yükleme durumlarının da katkısıyla yüksek hesaplama maliyetlerine yol açmaktadır. Bu durum özellikle tasarım için gerekli parametrik çalışmaların pratikte yapılmasını zorlaştırmaktadır. Makine öğrenmesi, genel bir matematik model kullanımı yerine, deney yoluyla elde edilen veya karmaşık matematiksel modellerden üretilen verilerden yola çıkılarak kurulan yaklaşık modellerin anlam çıkarma, tahmin gibi amaçlarla kullanılmasını sağlayan istatistiksel yöntemleri ifade eder. Gerilmeler, yapısal mekanik analizlerin çoğunda incelenir. Yorulma dayanımını etkileyen faktörlerden bazıları, malzeme tipi, ortalama ve artık gerilme, kalite ve kaynak kusurları gibi imalat faktörleri ve son olarak boyut ve plaka kalınlığı dır. Yorulma, yeterince yüksek bir güvenlik seviyesi sağlamak için gemilerde önemli bir tasarım kriteridir. Bir yapıda şekil veya kesitte ani bir değişiklik olan bölgeler süreksizlik nedenidir ve gemi söz konusu olduğunda kabaca birçok yapının birleşimi olduğu düşünülürse bu tarz süreksizlikler kaçınılmazdır. Çeşitli konumlardaki (örn. ambar kapağı köşelerinde, kaynak ağızlarında, perdelerde, takviye uçlarında, kiriş ağ plakalarında ve çift dipli sintine alanlarında, enine stifner bağlantılarında..vb) gerilme yığılmaları nedeniyle yorulma meydana gelir. Bu tür gerilme yığılmalarının değerlendirmesi yapısal tasarımda normal gerilme analizinden farklıdır. Buradaki amaç akma gerilmesinden ziyade süreksizlik bulunan noktada lokal bir değerlendirme yapıp yorulma nedeniyle oluşan kırılma ve çatlama gibi durumların değerlendirilmesidir. Gemi yapılarında enine stifner bağlantıları veya T birleşim noktaları gibi çeşitli kaynaklı bölgelerde gerilme yığılmaları meydana gelir. Bu bölgelerden klas kuruluşları da incelendiğinde çok sık karşılaşılan bir problem olan, T şeklinde iki plakanın birleşiminden oluşan yapısal bir modelin gerilme yığılmaları bu çalışma kapsamında incelenmiştir. Modelin simülasyonu Ansys APDL Script programlama dilinde parametrik model kodu oluşturularak yapılmıştır. Seçilen bağımsız parametreler ile modelin boyutu, kalınlığı, yük durumu ve mesh boyutları düzgün dağılımlı rastgele değişmektedir. Aynı zamanda değişen parametrelerin sınırları gemi inşa alanında kullanılmaya uygun olacak şekilde genişletilmiştir. Böylece modelin çok değişkenli birden fazla durumunu gözlemek mümkün olmuştur. Modelde gemi dizaynı sırasında uyulması gerekilen klas kuruluşlarının belirlediği kurallara göre yapılan gerilme hesaplaması referans değerler olarak kabul edilmiştir. Bu gerilme hesaplamalarında plakaların kalınlığı kadar (t x t) hassas bir mesh örgüsü uygulanıp gerilme değerleri elde edilmiştir. Sonra aynı model mesh hassasiyeti azaltılarak daha kaba bir mesh ile analiz edilmiştir. Yapılan analizlerde önce 200 farklı durum incelenmiş olup sonra veri sayısı arttırılarak 2000 farklı analiz yapılmıştır. Kaba ağ yapısına sahip modelden çekilen gerilme değerleri (aynı zamanda modeldeki gerilme yayılımını ölçmek için meta parametre olan) bir yarıçap kadar alanda taratılmıştır. Alan etkisi önemli bir parametredir. Çünkü yığılmanın meydana geldiği noktadan iki farklı yarıçap parametresi ile uzak ve yakın alanlardan mantıklı gerilmeler alınarak, etkisiz noktalardaki değerlerin modelde oluşturacağı sapmaların önüne geçilmiştir. Taratılan alanda oluşan gerilme dağılımının ortalaması ve standart sapması da makine öğrenmesi uygulaması için bir girdi oluşturacaktır. Amaç, kaba bir mesh analizinden elde edilen gerilmelerin dağılımı, varyansı, mesh boyutu, maksimum gerilmesi gibi farklı farklı etmenler ile makineye problemi öğretip referans gerilme değerini tahmin etmektir. Bu çalışma ile seçilen parametrelerin tahminde etkili olduğu gözlenmektedir. Örneğin mesh boyutunu makine öğrenmesi inputlarından çıkarıldığında kök ortalama kare hata dikkate alınırsa 2 kat artmaktadır, veya her iki model için ekstrapole edilmiş gerilme değerleri yerine maksimum gerilme değerlerine göre hata hesaplandığında yine 1,7 kat artış gözlemlenmektedir. Hesaplanan hata oranları makine öğrenmesi yöntemlerinden Gauss süreci regresyon analizi sonucunda elde edilen değerlerdir. Sonuç olarak, bir regresyon analizi yapılarak hassas mesh modelinin gerilme sonuçları tahmin edilmekte ve böylece büyük ölçekli yapıların tasarımında zaman ve bilgi tasarrufu sağlanmaktadır.
-
ÖgeTanker-şamandıra Bağlama Sistemlerinin Yapay Sinir Ağları Tekniğiyle Optimizasyonu(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-01-26)Çok karmaşık problemlerin çözümü günümüzde gelişen teknoloji ve bilgisayarlar ile daha basit hale gelmiştir. Birçok yöntem ve algoritma kullanılarak hızlı ve efektif çözümler üretilebilmektedir. Bu yöntemlerden biri de yapay sinir ağları tekniğidir. Temelde biyolojik sinir hücresini esas alan yapay sinir ağları, yapay sinir hücreleri arasında bağlantılar kurarak öğrenilen durumlara uygun sonuçlar verebilmektedir. Yapay sinir ağları hakkında ilk çalışma 1943 yılında nörofizikçi McCulloch ve matematikçi Pitts tarafından yapılmıştır. Yıllar geçtikçe yeni yöntemler ve algoritmalar geliştirilmiş ve yapay sinir ağları bugünkü halini almıştır. Yapay sinir ağlarının birçok kullanım alanı bulunmaktadır. Bunların bazıları sınıflandırma, kümeleme, tahmin, desen tanıma, fonksiyon yaklaşımı ve optimizasyondur. Yapay sinir ağları doğrusal olmaması, öğrenebilmesi, genelleme yapabilmesi, uyarlanabilmesi, hata toleransının az olması ve hızı nedeniyle güçlü bir tekniktir. Özellikle hata toleransının az olması ve problemlere hızlı bir şekilde sonuç bulması yapay sinir ağlarını diğer algoritmalara göre bir adım öne çıkarmaktadır. Yapay sinir ağları yapısal olarak üç katmandan oluşmaktadır. Bu katmanlar; giriş katmanı, ara (gizli) katman ve çıkış katmanıdır. Veri akışı katmanlar arasında devamlı şekilde devam etmektedir. Yapay sinir ağları yapısında temel olarak beş işlem elemanı bulunmaktadır. Bunlar girdi verileri, ağırlıklar, birleştirme fonksiyonu, aktivasyon fonksiyonu ve çıktı verileridir. Girdi verileri giriş katmanına gelerek ağırlıklar ile birleşir ve birleştirme fonksiyonu yardımı ile aktivasyon fonksiyonuna gönderilir. Aktivasyon fonksiyonundan geçtikten sonra çıktı verileri olarak alınırlar. Üç çeşit öğrenme türü bulunan yapay sinir ağlarında en çok kullanılan öğrenme türü eğitmenli öğrenmedir. Diğer öğrenme türleri ise eğitmensiz öğrenme ve yarı eğitmenli öğrenme olarak bilinmektedir. Ayrıca yapay sinir ağlarında bilinen bir çok öğrenme kuralı bulunmaktadır. Bu kurallardan en çok kullanılanları Hebb kuralı, Hopfield kuralı, Kohonen kuralı, delta kuralı, Levenberg-Marquardt algoritması ve geri yayınım algoritmasıdır. Ağ yapılarına göre ileri ve geri beslemeli olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. İleri beslemeli ağda veriler bir sonraki katmana aktarılırken, geri beslemeli ağda veriler bir sonraki katmana aktarıldığı gibi kendinden önce bulunan katmanlara da aktarılabilir. Tek katmanlı modeller ile başlayan yapay sinir ağı çalışmaları daha sonra çok karmaşık problemlere de çözüm bulunamadığı için çok katmanlı yapıları da ortaya çıkarmıştır. Tek katmanlı yapılarda perceptron, ADALINE ve MADALINE modelleri ilk bilinen modellerdir. Çok katmanlı yapılarda ise giriş ve çıkış katmanları arasında birden çok ara (gizli) katman bulunabilmektedir. Yapay sinir ağlarının paralel olarak bilgiyi işlemesi, öğrenebilmesi, eksik bilgiler ile çalışabilmesi, yeni örneklere çabuk uyum sağlayabilmesi ve matematik modele ihtiyaç duymaması gibi özellikleri avantajları olarak söylenebilir. Dezavantajları ise sistem içinde ne olduğu bilinmediği için ağın verdiği sonuçları işleminin zorluğu, eğitilmek için zamana ihtiyaç duyması ve yalnızca nümerik bilgiler ile çalışması gösterilebilir. Çok noktalı tanker-şamandıra bağlama sistemi dizaynında birçok parametre önem arz etmektedir. Bunlardan bazıları rüzgar, dalga karakteristiği, akıntı, bağlama halatlarının bağlanma noktası ve bağlama açısı olarak gösterilebilir. Bu çalışmada OrcaFlex programı ile 4 noktalı tanker-şamandıra bağlama sistemleri modellendikten sonra değişik çevre şartları ve farklı bağlama şekilleri ile simülasyonlar yapılmıştır. Bu simülasyonlardan elde edilen sonuçlar yapay sinir ağlarını eğitmede kullanılmış ve bir algoritma elde edilmiştir. Bu algoritma ile farklı bağlama şekilleri simülasyona gerek kalmadan, kullanılacak parametreler belirli aralıkta yapay sinir ağlarına veri olarak girilerek optimum bağlama şekli seçilebilir.
-
ÖgeBiyolojik Sistemlerden Esinlenilmiş, Atımlı Jet İtme Sistemine Sahip Bir Su Altı Aracının Kavramsal Dizaynı Ve İtme Veriminin Sayısal Değerlendirmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-06-20)Bu çalışmada kalamarın ve deniz anası gibi atımlı jetlerle hareket eden deniz canlılarının itme sistemlerinden esinlenerek, kavramsal bir araç tasarlanmıştır. Atımlı jetleri oluşturmak için piston-silindir mekanizması kullanılmıştır. Birinci bölümde kalamarın yüzmesi ve girdap halkaları üzerine olan geçmiş çalışmalar incelenmiş; atımlı jet sistemiyle hareket eden sualtı araçları incelenmiştir. İkinci bölüme, direnç hesaplamaları sırasında kullanılan akış denklemleri ve türbülans modeli açıklanarak başlanmıştır. Aracın tasarımı için başlangıç formu olarak, direnç deneyi verileri bilinen DREA parametrik denizaltı modeli seçilmiştir. DREA modelinden yeni modeller türetmeden önce sayısal olarak aracın direnci tekrar hesaplanmış ve teyit edilmiştir. Bu çalışmadaki tüm sayısal hesaplamalarda araç iki boyutlu eksenel simetrik olarak incelenmiştir. Ardından, ana modelden yola çıkarak, kıç kısmında belirli oranlarda açıklık bulunan yeni formlar türetilmiştir. Amaç, aracın kıç kısmında atımlı jetlerin tahliye edilebileceği bir çıkış açmaktır. Ana modelin kıç eğrisinin karakteristiği en az değiştirilerek belirli piston-çıkış çap oranlarına sahip 5 adet model türetilmiştir. Bu modeller arasından, direnç değeri ve yerleştirilecek itme sisteminin performans değişkenleri göz önüne alınarak, De=0.4Dp modeli seçilmiştir. Üçüncü bölümde, atımlı jet sisteminin performans parametreleri açıklanmış ve bunların hangi aralıklarda olacağı belirlenmiştir. Ardından, atımlı jetler tarafından oluşturulacak itmenin nasıl hesaplanacağı açıklanmıştır. Atımlı jetlerin oluşturduğu itme sayısal olarak hesaplanmıştır. Direnç hesaplamalarında olduğu gibi burada da ANSYS ICEM CFD ve ANSYS Fluent yazılımları kullanılmıştır. Analizlere geçmeden önce, piston hareketinin nasıl modellendiği açıklanmış ve oluşturulan ağ örgüsünün özelliklerinden bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde “senaryo -1” adında bir senaryo oluşturulmuş ve bu senaryo için belirlenen performans parametreleri için hesaplamalar yapılmıştır. Bu senaryoda piston 0.5 m/s’lik hız ile, 0.15 s’lik püskürtmeler yaparak ve püskürtmeler arasında 0.1 s dinlenerek toplamda 1 s boyunca çalışmaktadır. Bu durumda, sistemin araca verdiği ortalama itme kuvveti hesaplanmıştır. Daha önceden oluşturulmuş olan hız-direnç kuvveti tablolarından yararlanarak, aracın bu itme kuvveti ile hangi hızda sürekli olarak sevk edebileceği saptanmıştır. Saptanan araç hızı, kontrol hacminin “giriş” sınırında akış hızı olarak tanımlanmış ve böylece, gerçek bir hareket sırasında aracın üzerine gelecek ters yönde akışın etkisi modellenmiştir. Ters yönde akışın etkisiyle yeni itme değeri ve o ortalama itme kuvvetine karşılık gelen hız güncellenerek analizler tekrarlanmıştır. Ta ki, ardışık analizlerden elde edilen ortalama itme kuvvetleri arasındaki fark, belli bir hata yüzdesnin altına inene kadar. Ardından, yine iteratif olarak, aracı aynı sürekli hızda sevk edecek bir sürekli jet için piston hızı belirlenmiştir. Her iki jet modunda da piston hızı ve ortalama itme değerleri belirlendikten sonra, atımlı ve sürekli jet modu için itme verimleri hesaplanmıştır. Bu koşullar altında sürekli jet itme verimi atımlı jet itme veriminden % 6.6 daha yüksektir. Ancak senaryo -1 sonunda sistemin girdap halkası üretmediği görülmüştür. Bunun sebebi araç hızı değerinin jet hızından daha yüksek olmasıdır. Girdap halkası üretiminin olması ve halkalardan azami miktarda yararlanabilmek için, araç hızı-jet hızı oranı 0.5’ten küçük olacak şekilde, araç hızı ve çalışma oranı (〖St〗_L ) arasında bir matematiksel ilişki kurulmuştur. Bu matematiksel bağıntı sonucu 〖St〗_L≤0.08 olması gerektiği hesaplanmıştır. Senaryo -1’den edilen bilgilerle “senaryo -2” adında yeni bir senaryo oluşturulmuştur. Bu senaryoda piston 0.5 m/s’lik hız ile, 0.08 s’lik tek bir püskürtme yapmıştır. 〖St〗_L=0.08 değeriyle oluşturulan bu senaryo için araç hızı-jet hızı oranı 0.373 olarak hesaplanmıştır ve belirli bir hassasiyetle, olması gereken araç hızı-jet hızı oranı hesaplanabilmiştir. Senaryo -2 sonunda sürekli jet itme veriminin atımlı jet itme veriminden %22.7 daha verimli olduğu görülmüştür. Beşinci bölümde, beklenenin aksine, atımlı jet itme veriminin sürekli jet veriminden daha düşük olmasının sebepleri araştırılmış ve açıklanmıştır. Atımlı jet modunda verimi düşüren en büyük etken, piston dinlenme süresinde iken nozul eksenin iki yönlü akışın olmasıdır. Yatay doğrultuda salınımlar yapan silindir içindeki akışkan kütlesi, piston üzerine önce vakum etkisi oluşturarak direnci artırır. Ardından nozulun iç kısmında ters yönlü girdap halkası oluşur ve silindir içerisine dış ortamdan akışkan dolmaya başlar. Bu sebeple araç çevresindeki akış da bozulur. Altıncı bölümde, atımlı jet itme verimini düşüren etkiler yorumlanmış ve bu etkilerin tasarımsal sebeplerden olduğuna karar verilmiştir. Aracı atımlı modda daha verimli hale getirebilmek için piston dinlenme safhasında iken, nozul eksenin iki yönlü akışı kesecek bir mekanizma olması önerilmiştir. Buna ek olarak, istenen araç hızı- jet hızı oranında seyrederken yüksek 〖St〗_L değerinde çalışabilmesi için, fazlaca büyük olan silindir hacmi ve piston çapının küçültülmesi önerilmiştir. Özetlenecek olursa, yapılan kavramsal tasarım bu haliyle atımlı jet modunda istenen verimi elde edememiştir. Bunun için atımlı jet sistemi tasarımı üzerinde çeşitli düzenlemeler yapılması gerekmektedir. Piston-silindir mekanizması yerine daha verimli ve daha kompakt bir itme sistemi kullanılması da araştırılmalıdır.