Kompozit deniz yapısının dalga kuvvetleri altında incelenmesi

Engin Gücüyen; Recep Tuğrul Erdem

doi:10.24012/dumf.544521

Kompozit deniz yapısının dalga kuvvetleri altında incelenmesi

Öz

Deniz yapıları tabana sabitlenmiş ya da yüzer şekilde tasarlanabilmektedirler. Günümüzde, yüzer yapıların kullanımı her derinlikte hizmet vermeleri nedeniyle hızla artmaktadır. Bu yapıların yüzmesini tabanda bulunan pontonlar sağlar. Bu çalışmada farklı malzemelerden üretilmiş iki farklı pontonun dalga kuvvetleri etkisinde nümerik analizi yapılmıştır. Yapılardan ilki (Model 1) dışı beton içi köpük olacak şekilde tasarlanmıştır. İkinci yapı ise sadece sert plastik malzeme kullanılarak tasarlanmıştır. Analizlerde Abaqus sonlu elemanlar programı kullanılmıştır. Yapının bulunduğu deniz ortamı ile arasındaki etkileşim çift yönlü akışkan-yapı etkileşim analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Çift yönlü etkileşim analizinde Eulerian-Lagrangian yaklaşımlarının birleşimi (CEL) ile modelleme yapılmıştır. Etkileşim modellemesinde diğer modelleme tekniklerinden farklı olarak herhangi bir yüzey tanımlanmamıştır. Etkileşim sadece genel temas özellikleri tanımlanarak gerçekleştirilmiştir. Bu tip modellemede (CEL) sadece Abaqus/Explicit çözücüsü kullanılmaktadır. Deniz ortamı Eulerian, yapı ise Lagrangian yaklaşımı ile modellenmiştir. Deniz ortamının modellemesinde Lineer dalga hız profili kullanılmıştır. Çözüme en uygun nokta ve eleman sayılarının belirlenmesi için hassaslık analizleri yapılmıştır. Hassaslık analizleri modal davranış üzerinden gerçekleştirilmiştir. Nümerik modelin tahkiki dalga su yüzü profilleri üzerinden yapılmıştır. Zamanla değişen su yüzü profilleri iki farklı noktada analitik ve nümerik olarak elde edilmiştir. Analitik ve nümerik dalga profillerininin uyumu sayısal ve görsel olarak tespit edilmiştir. Yapısal analizde ise modal davranışlar, frekanslar ve gerilme dağılımları elde edilmiştir. Çalışmanın sonunda farklı bir akışkan-yapı etkileşim tekniği kullanılması durumunda kullanılacak nokta ve eleman sayıları elde edilmiştir. Bu değerlerin çözüme etkisi süre ve bellek gereksinimi açısından tartışılmıştır.

Anahtar Kelimeler

akışkan-yapı etkileşimi,nümerik analiz,Eulerian-Lagrangian yaklaşımları,yüzer yapılar

References

Aboshio, A., Ye, J., (2016). Numerical study of the dynamic response of inﬂatable offshore fender barrier structures using the Coupled Eulerian–Lagrangian discretization technique, Ocean Engineering, 112, 265–276.
Aquelet, N., Souli, M., Olovsson, L., (2006). Euler–Lagrange coupling with damping effects: application to slamming problems, Comput. Methods Appl. Mech. Eng, 195, 110–132.
Benson, D.J., Okazawa, S., (2004). Contact in a multi-material Eulerian finite element formulation, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg, 193, 4277-4298.
Chen, X., Miao, Y., Tang, X., Liu, J., (2017). Numerical and experimental analysis of a moored pontoon under regular wave in water of finite depth, Ships and Offshore Structures. 12:3, 412-423.
Christensen, E.D., Bingham, H.B. Friis, A.P.S., Larsen, A.K., Jensen, K.L., (2018). An experimental and numerical study of ﬂoating breakwaters, Coastal Engineering, 137, 43–58.
Dassault Systemes, Abaqus, Version 6.10 documentation, 2010.
Ducobu, F., Riviere-Lorphevre. E., Filippi, E., (2016). Application of the Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) method to the modeling of orthogonal cutting, European Journal of Mechanics A/Solids, 59, 58-66.
Gao, R.P., Wang, C.M. Koh, C.G., (2013). Reducing hydroelastic response of pontoon-type very large ﬂoating structures using ﬂexible connector and gill cells, Engineering Structures, 52, 372–383.

Gücüyen, E., Erdem, R.T., (2016). Açık deniz uzay kafes sistemin çevresel yükler altında akışkan-yapı etkileşimli analizi, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi mühendislik dergisi, 7:3, 433-444.
Loukogeorgaki, E., Lentsiou, E.N., Aksel, M., Yagci, O., (2017). Experimental investigation of the hydroelastic and the structural response of a moored pontoon-type modular ﬂoating breakwater with ﬂexible connectors, Coastal Engineering 121, 240–254.
Zhang, H., Xu, D., Zhao, H., Xia, S., Wu, Y., (2018). Energy extraction of wave energy converters embedded in a very large modularized ﬂoating platform, Energy 158, 317-329.
Haicheng, Z., Daolin, X., Huai, Z., Shuyan, X., Yousheng, W., (2018). Energy extraction of wave energy converters embedded in a very large modularized ﬂoating platform, Energy, 158, 317-329.
Han Y., Le C., Ding H., Cheng Z., Zhang P., (2017). Stability and dynamic response analysis of a submerged tension leg platform for oﬀshore wind turbines, Ocean Engineering, 129, 68-82.
Huang, S., Sheng, S., Gerthoffert, A., Cong, Y., Zhang, T., Wang, Z., (2019). Numerical design study of multipoint mooring systems for the ﬂoating wave energy converter in deep water with a sloping bottom, Renewable Energy, 136, 558-571.
Ji, C., Cheng, Y., Yang, K., Oleg, G., (2017). Numerical and experimental investigation of hydrodynamic performance of a cylindrical dual pontoon-net floating breakwater, Coastal Engineering, 129, 1-16.
Ji, C., Cheng, Y., Cui, J., Yuan, Z., Gaidai O., (2018). Hydrodynamic performance of ﬂoating breakwaters in long wave regime: An experimental study, Ocean Engineering 152, 154–166.
Korobenko, A., Yan, J., Gohari, S.M.I., Sarkar, S., Bazilevs, Y.. (2017). FSI Simulation of two back-to-back wind turbines in atmospheric boundary layer flow, Computers and Fluids, 158, 167-175.
Liang, Y., Tao, L., (2017). Interaction of vortex shedding processes on ﬂow over a deep-draft semi-submersible, Ocean Engineering, 141, 427-449.Liu, J., (2016). A second-order changing-connectivity ALE scheme and its application to FSI with large convection of fluids and near contact of structures, Journal of Computational Physics, 304, 380–423.
Liu, H., Xu, K., Zhao, Y., (2016). Numerical investigation on the penetration of gravity installed anchors by a coupled Eulerian–Lagrangian approach. Applied Ocean Research 60:94–108.
Loukogeorgaki, E., Yagci, O., Kabdasli, M.S., (2014). 3D Experimental investigation of the structural response and the effectiveness of a moored ﬂoating breakwater with ﬂexibly connected modules, Coastal Engineering, 91, 164–180.
Maa, R., Bia, K., Hao, H., (2018). Mitigation of heave response of semi-submersible platform (SSP) using tuned heave plate inerter (THPI). Engineering Structures 177, 357–373.
Martínez, E.L., Quiroga, A.G., Jardini, A.L., Filho, R.M., (2009). Computational fluid dynamics simulation of the water–sugar cane bagasse suspension in pipe with internal static mixer, Computer Aided Chemical Engineering. 26, 683-688.
Ning DZ, Zhao XL, Zhao M, Hann M, Kang HG. Analytical investigation of hydrodynamic performance of a dual pontoon WEC-type breakwater, Applied Ocean Research, 65:102-111. 2017.
Reddy, J.N., (2010). Principles of Continuum Mechanics. Cambridge University Press, New York, USA.
Ren, B., He, M., Li, Y., Dong, P., (2017). Application of smoothed particle hydrodynamics for modeling the wave-moored ﬂoating breakwater interaction, Applied Ocean Research, 67, 277-290.
Sha, Y., Amdahl, J., Aalberg, A.. Yu, Z., (2018). Numerical investigations of the dynamic response of a floating bridge under environmental loadings, Ships and Offshore Structures, 13:1, 113–126.
Tang, H., Huang, C.C., Chen, W.M., (2011). Dynamics of dual pontoon ﬂoating structure for cage aquaculture in a two-dimensional numerical wave tank, Journal of Fluids and Structures, 27, 918–936.
Yanga, Z., Xie, M., Gao, Z., Xu, T., Guo, W., Ji, X., Yuan, C., (2018). Experimental investigation on hydrodynamic effectiveness of a water ballast type ﬂoating breakwater, Ocean Engineering, 167, 77-94.
Zhan, J.M., Chen, X.B., Gong, Y.J., Hu, W.Q., (2017). Numerical investigation of the interaction between an inverse T-type ﬁxed/ ﬂoating breakwater and regular/irregular waves, Ocean Engineering. 137, 110–119.
Zhao, Y.P., Bai X.D., Dong, G.H., Bi, C.W., (2016). Deformation and stress distribution of floating collar of net cage in steady current, Ships and Offshore Structures. doi: 10.1080/17445302.2016.1210321.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

-

Journal Section

Research Article

Authors

Engin Gücüyen This is me

Recep Tuğrul Erdem ^*

Publication Date

September 29, 2019

Submission Date

March 25, 2019

Acceptance Date

May 7, 2019

Published in Issue

Year 2019 Volume: 10 Number: 3

DOI

https://doi.org/10.24012/dumf.544521

IZ

https://izlik.org/JA69MK29FD

Cite

RIS / Bibtex

IEEE

[1]E. Gücüyen and R. T. Erdem, “Kompozit deniz yapısının dalga kuvvetleri altında incelenmesi”, DUJE, vol. 10, no. 3, pp. 1125–1136, Sept. 2019, doi: 10.24012/dumf.544521.

Cited By

Bilgisayarların Sıvı Soğutma Sistemlerinde Kanatçıklar Arası Mesafenin (KAM) Ortalama Mikro Kanatçık Sıcaklığına (OMKS) Etkisinin Sonlu Hacimler Analizi ile Optimizasyonu

İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları

https://doi.org/10.52795/mateca.1206042

Silindirik Depolama Tanklarında Oluşan Çalkantı Etkisinin Akışkan Türüne Bağlı Değişimi

Afyon Kocatepe University Journal of Sciences and Engineering

https://doi.org/10.35414/akufemubid.1279776