Yüzey Kirliliğinin Gemi Direnci Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Yüzey kirliliği (fouling), deniz yolu taşımacılığı verimini etkileyen en önemli faktörlerden birisidir; çünkü gemiler, su altı yüzeyleri temiz ve pürüzsüz olduğunda, bir başka deyişle deniz canlıları tekneye yapışmadığında, daha az yakıt tüketirler. Bu tezde, yüzey kirliliğinin gemi direnci üzerindeki etkisinin incelenmesi için yapılmış sayısal bir çalışmanın detayları anlatılmıştır. Bu çalışmada temel olarak fouling karakteristikleri farklı pürüzlülük yükseklikleri şeklinde modellenmiş ve yüzey durumunun sürtünme direnci üzerindeki etkisi hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) temelli bir bilgisayar programından yararlanılarak incelenmiştir. İlk olarak, modelin doğrulanması için bu bilgisayar programı ile düz bir plakanın çekme deneyi simülasyonları gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar literatürde bulunan deney sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Ardından, pürüzlülük yükseklikliğinin sürtünme direnci ve katsayısına etkisinin incelenmesi için parametrik bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Sonrasında ise bir dizi temsili boya ve fouling durumu için plakanın sürtünme direnci, sürtünme direnç katsayısı ve yüzey yerel akış hızları bulunmuş, ayrıca her bir durum için sürtünme direnç katsayısındaki artışlar ortaya konmuştur. Son olarak, tüm sonuçlar grafik ve çizelge olarak verilerek ayrıntılı olarak tartışılmıştır.

The fouling is one of more important factor that affects the efficiency of waterborne transportation since ships consume less fuel when their hulls are clean and smooth – free from marine fouling organisms. This thesis outlines the details of a numerical study which was carried out for determining the effect of fouling on frictional resistance. The fouling characteristics were modelled as various roughness heights. The influence of the surface conditions on frictional resistance has been investigated by means of a computational fluid dynamics (CFD) based software. Firstly, towing test simulations of a flat plate were conducted by means of this software and the results were compared with the experiment results given in literature to validate the model. Then, a parametric study was carried out hence frictional resistance and frictional drag coefficient variations depending on the roughness conditions were obtained. Afterwards, frictional resistance, frictional drag coefficient and local flow velocity values on the flat plate were found for a range of representative coating and fouling conditions, also the increase in frictional drag coefficient for each specific condition were revealed. Finally, the results were presented in both graphical and tabular forms and discussed in details.