Geri Dön

Yüzer platformlarda demirleme davranışının hesaplamalı akışkanlar dinamiği tabanlı incelenmesi

CFD-based investigation of mooring behavior in floating platforms

PDF İndir

  1. Tez No: 977967
  2. Yazar: BURCU ÖZSELEK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. TANER ÇOŞGUN, DOÇ. DR. AHMET YURTSEVEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Gemi Mühendisliği, Marine Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Computational fluid dynamics (HAD)
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışmasında, yüzer platformların demirleme sistemleriyle birlikte dinamik davranışları Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Artan enerji ihtiyacı ve iklim değişikliği ile mücadele kapsamında, derin denizlerde kurulacak yüzer enerji yapılarının güvenli ve verimli çalışabilmesi için uygun demirleme sistemlerinin tasarımı kritik öneme sahiptir. Çalışmada, silindirik bir yüzer platform ticari HAD yazılımı kullanılarak modellenmiş, viskoz ve sıkıştırılamaz akış alanı URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes) denklemleri ile tahmin edilmiş, SST k-ω türbülans modeli uygulanmıştır. Serbest yüzey etkisi VOF (Volume of Fluid) yöntemiyle temsil edilmiş ve demirleme sistemi katener modülü kullanılarak doğrudan HAD ortamında modellenmiştir. Modelin doğrulanması amacıyla, literatürdeki deneysel serbest salınım testleri ve düzenli dalga koşullarındaki hareketler sayısal olarak tekrarlanmış ve deneysel verilerle yüksek uyum (düşey yöndeki hareketinde % 1,4, diğer testlerde % 5'in altında fark) sağlanmıştır. Demirlemesiz durumda periyot tahmininde tam uyum, genlik tahmininde % 0.94 sapma; demirlemeli durumda periyot tahmininde % 0.63, genlik tahmininde % 0.12 sapma elde edilmiştir. Düzenli dalga koşullarında heave hareketi % 1.4 hata ile tahmin edilmiştir. Bu sonuçlar, iki serbestlik derecesiyle oluşturulan sayısal kurulumun akışkan-platform ve demirleme sisteminin bütünleşik hareketini doğru şekilde yakaladığını göstermektedir. Çalışmanın ana bölümünde, üçlüden altılıya farklı sayıda ve çeşitli geometrik yerleşimlere sahip yedi farklı demirleme dizilimi düzenli dalga koşullarında analiz edilmiştir. Sonuçlar, zincir sayısının yanı sıra zincirlerin yerleşim geometrisinin de yük dağılımı ve platform hareketleri üzerinde kritik rol oynadığını ortaya koymuştur. Simetrik dizilimler daha kararlı davranış sergilerken, asimetrik düzenlemelerde zincir üzerindeki kuvvette düzensiz salınımlar gözlenmiştir. Elde edilen bulgular, yüzer enerji yapılarının daha güvenli ve verimli tasarlanmasına yönelik mühendislik uygulamalarına veri sağlayacak olup, gelecekte modelin altı serbestlik dereceli hareketler ve düzensiz dalga ve akıntı koşullarını içerecek şekilde genişletilmesi planlanmaktadır.

Özet (Çeviri)

In this thesis, the dynamic behavior of floating platforms integrated with mooring systems was comprehensively investigated using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. In the context of increasing energy demand and the fight against climate change, the design of suitable mooring systems is of critical importance to ensure the safe and efficient operation of floating energy structures to be deployed in deep seas. In the study, a cylindrical floating platform was modeled using commercial CFD software. The viscous and incompressible flow field was predicted by solving the Unsteady Reynolds-Averaged Navier–Stokes (URANS) equations with the application of the SST k– turbulence model. The free surface was captured using the Volume of Fluid (VOF) method, and the mooring system was directly modeled within the CFD environment through a catenary module. For model validation, free-decay tests and regular wave conditions from the literature were reproduced numerically and showed strong agreement with experimental data (1.4%difference in vertical motion and below 5%in other tests). In the unmoored case, period predictions achieved full agreement, while amplitude predictions differed by 0.94 %. In the moored case, the period prediction difference was 0.63 % and the amplitude prediction error was 0.12 %. Under regular wave conditions, the heave motion was predicted with an error of 1.4 %. These results demonstrate that the two-degree-of-freedom numerical setup successfully captured the coupled motion of the fluid, platform, and mooring system. In the main part of the study, seven different mooring configurations, ranging from three to six lines with various geometric arrangements, were analyzed under regular wave conditions. The results revealed that both the number of lines and their geometric arrangement play a critical role in load distribution and platform motions. While symmetric configurations exhibited more stable behavior, asymmetric layouts led to irregular oscillations in mooring line forces. The findings provide valuable insights for engineering applications aimed at the safer and more efficient design of floating energy structures. Future work will focus on extending the model to six degrees of freedom and incorporating irregular wave and current conditions.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    874212

    Investigation of motions on floating offshore platforms

    Yüzer açık deniz platformlarının hareketlerinin incelenmesi

    ABDULLAH EMİN ULAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Deniz Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KADİR SARIÖZ

  2. Tez No

    1008455

    Sustainable offshore operations in Somalia: Integrating geohazard assessment, environmental governance, and engineering constraints

    Somali'de sürdürülebilir açık deniz operasyonları: Jeolojik tehlike değerlendirmesi, çevre yönetimi ve mühendislik kısıtlamalarının entegrasyonu

    GULLED FARAH MAKARAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Deniz Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    ASSOC. PROF. DR. CEREN BİLGİN GÜNEY

  3. Tez No

    338751

    Bir açık deniz rüzgar türbini için yüzer platform sistemi tasarımı ve demirleme sisteminin hidrodinamik analizi

    Floating platform system design and hydrodynamic analysis of mooring system for an offshore wind turbine

    SABRİ ALKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    EnerjiBartın Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ALAATTİN METİN KAYA

  4. Tez No

    995204

    Atto–femto scale planarsats: A power‑first design and feasibility framework for planar, surface‑limited spacecraft

    Atto–femto ölçeğinde planarsat'lar (düzlemsel uydular): düzlemsel ve yüzey-kısıtlı uzay araçları için güç-öncelikli bir tasarım ve fizibilite çerçevesi

    MEHMET ŞEVKET ULUDAĞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN

  5. Tez No

    947934

    Valorisation of whey components via enzymatic ceramic membranes for biopolymer synthesis and bio-based nanofiber membrane fabrication

    Enzimatik seramik membranlar ile peynir altı suyu bileşenlerinin biyopolimer sentezi ve biyo-nanolif membran üretimi için değere dönüştürülmesi

    SAMA ALI QAHTAN AL-MUTWALLI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER

    PROF. DR. FRANK LİPNİZKİ

Geri Dön