Düşey Yüzlü Kıyı Yapıları Üzerinde Kullanılabilecek Dalga Enerjisi Dönüştürücüsü Tasarımı

Abstract

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.

Coastal Structures, in general, are designed and build to protect a coastal area from the effects of waves, where the main source of these effects is the energy of the waves. The structures, particularly the breakwaters, dissipate the energy of the incoming waves by converting to other sources of energy such as, heat and sound, by hydrodynamic means like turbulence etc. The main starting point of this PhD. Thesis, is designing a vertical faced breakwater, which would not only dissipate the energy of the incoming waves but also convert it to other types of energy which would be harnessed and used, i.e. hydro electrical energy. This kind of structure would provide shelter while producing energy for the port or nearby settlements. For this purpose, an intensive literature review study has been conducted on wave power and wave energy topics, and numerous prototype or operational wave energy converter devices have been studied. Additionally, in order to determine the wave energy potential of the different coastal areas of Turkey, a number of calculations and computations have been conducted by using long term wind records of meteorological stations on coastal regions. With the information gained from these aforementioned phases of the study, a breakwater with a wave energy converting system based on overtopping principle is chosen to be studied by using laboratory physical modeling techniques. In order to determine the principle design parameters of the structure, and their effects on the performance of the structure, a physical model has been designed and set up which would allow testing of different configurations of the model structure.