Özet:
Yalpa hareketinin doğru bir şekilde tahmin edilmesi operasyon ve güvenlik
sebeplerinden dolayı büyük önem taşımaktadır. Rezonans bölgesinde gemi yüksek
genlikli yalpa hareketine maruz kalabilir ve bu da geminin devrilmesine, yükün
kaymasına, güverte yüklerinin hasara uğramasına ve istenmeyen diğer sonuçlara neden
olabilir. Yalpa hareketi haricindeki diğer gemi hareketleri potansiyel teori yardımıyla
doğru bir şekilde tahmin edilebilir. Bunun sebebi, diğer gemi hareketlerinden farklı
olarak, viskoz sönümün özellikle rezonans bölgesinde yalpa hareketinde önemli bir
etkiye sahip olmasıdır.
Viskoz yalpa sönümünü hesaplamak için deney sonuçları kullanılarak ampirik veya yarı
ampirik formüller geliştirilmiştir. Bu formüllerden en doğru sonuç vereni ve yaygın
olarak kullanılanı, Ikeda metodu olarak bilinen ve yalpa sönümünü beş ayrı bileşene
ayırarak hesaplayan yöntemdir. Bu yöntem belli tipte bir gemi kullanılarak
geliştirilmiştir ve her bir parametre için belli aralıklar belirlenmiştir. Bu sebepten dolayı
yeni tipte bir gemi kullanıldığında ve verilen aralığın dışında bir parametre
belirlendiğinde yöntem gerçeğinden farklı değerler vermektedir. Yalpa sönümünü en
doğru şekilde hesaplamanın yolu model deneylerdir. Ancak pahalı ve zaman aldığından
dolayı farklı tip gemi veya yalpa omurgası için araştırma yapmayı zorlaştırmaktadır.
Gelişen teknolojiyle beraber bilgisayar hesaplama hızındaki artış, yalpa sönümü
hesabında Reynold averaged Navier-Stokes (RANS) denklemlerini sayısal olarak çözen
Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) programlarının kullanılmasını yaygın hale
xvi
getirmiştir. RANS çözücüler sınır tabakalardaki girdap oluşumları, girdap saçılışları ve
türbülans etkileri gibi viskoz sönümün ana fiziksel unsurlarını içerir ve doğru sonuçlar
almamızı sağlar. Bunlara ek olarak deneylere kıyasla daha ekonomiktir ve daha kısa
sürede analiz yapılmasını sağlar.
Bu çalışmada serbest yüzey etkisi altında zorlanmış yalpa hareketi yapan yalpa
omurgasına sahip iki boyutlu gemi kesiti etrafındaki akış RANS çözücü kullanılarak
incelenmiştir. Yalpa sönüm katsayıları sayısal olarak hesaplanmış ve yapılan deneylerle
de karşılaştırılarak yalpa sönüm katsayısının sayısal olarak doğru bir şekilde
hesaplanabildiği gösterilmiştir. Çeşitli parametreler (yalpa frekansı, yalpa açısı, gemi su
çekimi ve yalpa omurgası genişliği) için deneysel ve sayısal analizler yapılarak bu
parametrelerin yalpa sönümüne etkisi gösterilmiştir. Ayrıca sığ su çekimi ve geniş yalpa
genlikleri gibi Ikeda metodunun yetersiz kaldığı koşullar için hesaplamalar yapılmış ve
metodun bu koşullarda neden farklı sonuçlar verdiği incelenmiştir. Viskoz sönüme
neden olan tekne ve yalpa omurgası etrafındaki girdap oluşumları ve girdap saçılışları
RANS çözücü yardımıyla gösterilmiş ve yalpa sönümüne etkisi incelenmiştir.