Gemi Direnci ve Sevk Performansının Gemi Ölçeğinde Seyir Testleri ile Sayısal Doğrulaması

Year 2020, Issue: 217, 57 - 71, 30.06.2020

Naz Yılmaz

Abstract

Yıllardır gemi sevk performansının sayısal doğrulaması, genellikle model ölçeğindeki gemi deney
sonuçları ile karşılaştırılarak yapılmaktadır. Gemi model deney havuzlarında gerçekleştirilen bu
deneylerde gemi ölçeğini değiştirmek oldukça zor ve zahmetli iken, gelişen teknoloji ve artan
hesaplama gücüyle nümerik analiz ve modellemeleri tam gemi ölçeğinde gerçekleştirmek daha makul
hale gelmiştir. Bu durum aynı zamanda, ölçeklendirme sebebiyle ortaya çıkan ve akış dinamiklerinin
tahminindeki belirsizlikleri ve model ölçeğinden gemi ölçeğine geçişteki ampirik hesaplamalardaki
belirsizlikleri de ortadan kaldırmaktadır.
Ne yazık ki, gemi ölçeğindeki sayısal sonuçları doğrulamak amacıyla, uygun deniz koşullarında ve yüksek
kalitede verilerin ölçülebilmesi için gerçekleştirilen gemi seyir testleri sonuçlarına ulaşmak konusunda
bazı zorluklar yaşanmaktadır. Bunun üstesinden gelmek için Lloyd Register (LR) bünyesindeki Gemi
Performansı Grubu, bir kargo gemisi ile gerçekleştirilen gemi seyir testlerinin deneysel sonuçlarını,
gemi ölçeğinde Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemlerinin güvenilirliğini arttırmak ve
nümerik modelleme araçlarının kabiliyetlerinin değerlendirilmesi amacıyla bir çalıştay vasıtasıyla
paylaşmıştır.
Bu çalışmada, LR çalıştayında sunulan tam gemi ölçeğindeki gemi direnci, açık su pervane performansı,
gemi sevki, pervane performansı ve pervane kavitasyonu konularındaki sayısal doğrulama çalışmaları
sunulmaktadır.
Sayısal hesaplamalar, çalıştayın başında sonuçlar bilinmeksizin (kör bir şekilde) gerçekleştirilmiş olup,
simülasyonlar esnasında ticari bir Reynolds-Averaged Navier Stokes (RANS) türbülans ve Volume of
Fluid (VoF) modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Pervane kavitasyonunun hesaplanması için ise
Schnerr-Sauer kavitasyon modeli kullanılmıştır. Gemi sevki analizlerinde pervane dönüşünün
tanımlanabilmesi için kayan çözüm ağı (sliding mesh) yaklaşımı kullanılmıştır. Geminin kendi kendini
sevk noktası, sabit pervane dönüş hızı (çalıştay tarafından sağlanan veriler arasındadır) ile gemi hızı
değiştirilerek tespit edilmiştir. Nümerik olarak tahmin edilen pervane kavitasyon görselleri, gemi seyir
deneyleri esnasında kaydedilen gerçek fotoğraflar ile karşılaştırılmıştır. HAD yöntemi kullanılarak analiz
edilen tüm vakalar, deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmış olup, gemi direnci, açık su pervane
performansı, güç ve kavitasyon tahminleri açısından oldukça iyi sonuçlar elde edilmiştir.

Keywords

Açık Su Pervane Performansı, Gemi Direnci, Gemi Sevki, Kavitasyon, HAD, Gemi Seyir Deneyleri

References

• Bhushan, S., Xing, T., Carrica, P., Stern, F., (2009). Model- and Full-Scale URANS Simulations of Athena Resistance, Powering, Seakeeping, and 5415 Maneuvering. J. Sh. Res. 53, 179–198.
• Carrica, P.M., Castro, A.M., Stern, F., (2010). Self-propulsion computations using a speed controller and a discretised propeller with dynamic overset grids 316–330. https://doi.org/10.1007/s00773-010- 0098-6
• Castro, A.M., Carrica, P.M., Stern, F., (2011). Full scale self-propulsion computations using discretised propeller for the KRISO container ship KCS. Comput. Fluids 51, 35–47. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2011.07.005
• Gaggero, S., Villa, D., Viviani, M., (2015). The Kriso container ship (KCS) test case: An open source overview, in: Computational Methods in Marine Engineering VI, MARINE 2015. pp. 735–749. ITTC, (2017). 1978 ITTC Performance Prediction Method 7.5 – 02 0.
• Jasak, H., Vukcevic, V., Gatin, I., Lalovic, I., (2019). CFD validation and grid sensitivity studies of full scale ship self propulsion. Int. J. Nav. Archit. Ocean Eng. 11, 33–43. https://doi.org/10.1016/j.ijnaoe.2017.12.004
• Krasilnikov, V.I., (2013). Self-Propulsion RANS Computations with a Single-Screw Container Ship, in: 3rd International Symposium on Marine Propulsors. pp. 430–438.
• Larsson, L., Stern, F., Visonneau, M., (2014). An assessment of the Gothenburg 2010 Workshop.