Zorlanmış yalpa hareketi yapan iki boyutlu cisimlerin hidrodinamik katsayılarının interpolasyonlu parçacık metodu ile hesaplanması

Yıl 2016, Sayı: 206, 18 - 39, 01.12.2016

ONUR Ölmez MURAT Özbulut MEHMET Yıldız ÖMER Gören

Öz

Su yüzeyinde salınım yapan cisimlerde meydana gelen hidrodinamik kuvvetlerin ve momentlerin

tahmini için birçok analitik, deneysel ve sayısal çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmada, sayısal

yöntemlerden biri olan İnterpolasyonlu Parçacık Hidrodinamiği (Smoothed Particle Hydrodynamics)

kullanılarak zorlanmış yalpa hareketi yapan 2-Boyutlu cisimlere ait ek-su kütlesi ve sönüm katsayıları

için bir hesaplama altyapısı geliştirilmiş ve elde edilen sonuçların literatürde yer alan diğer sonuçlar

ile mukayesesi yapılmıştır. İnterpolasyonlu Parçacık Hidrodinamiği (İPH) yönteminin uygulamasında

değişik algoritmalar kullanılmakta olup, bu çalışma çerçevesinde geliştirilmiş bilgisayar programı

temelde, Yapay Viskozite Terimi’ni (Artificial Viscosity Term) içeren Euler Hareket Denklemi ve

Süreklilik Denklemini, Zayıf Olarak Sıkıştırılabilir İPH Yaklaşımı (WCSPH) yardımı ile çözmektedir.

Geliştirilmiş olan bilgisayar kodunda; WCSPH kullanımında basınç değerlerinin değişimini düzenleyen

Yoğunluk Düzeltmesi (Shephard Filtering) ile Özbulut (2013a) tarafından geliştirmiş olan Birleşik

Serbest Su Yüzeyi ve Suni Parçacık Ötelemesi çözüm algoritması kullanılmıştır. Ayrıca problem

sınırlarının eğik olduğu durumlarda ise çözüm algoritması içinde parçacıkların çözüm bölgesine daha

homojen dağıtılmasına yarayan Colagrossi ve diğerleri (2012) tarafından geliştirilen Parçacık

Paketleme Algoritması (Particle Packing Algorithm) kullanılmıştır. Herhangi bir ağ sistemine ihtiyaç

duymayan ve Lagrange temelli doğası ile parçacıkların her birinin çözüm süresi boyunca yoğunluk,

basınç, hız, vb. kinematik ya da dinamik büyüklüklerinin takibine dayanan İPH yönteminin kullanılması

ile elde edilen hidrodinamik katsayıların, literatürde yer alan diğer sayısal yöntemlere oranla deney

sonuçlarına daha yakın değer verdiği gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Yalpa hareketi, hidrodinamik katsayılar, interpolasyonlu parçacık hidrodinamiği, sönüm katsayısı, ek-su kütlesi

Kaynakça

• Antuono, M., Colagrossi, A., Marrone, S. ve Lugni, C., 2011. Propagation of gravity waves through an
• SPH scheme with numerical diffusive terms. Computer Physiscs Communications, 182:866-877.
• Bhattacharyya, R. 1978. Dynamics of Marine Vehicles. New York. Wiley.
• Colagrossi, A. ve Bouscasse, B. ve Antuono, M. ve Marrone, S. 2012. Particle Packing Algorithm for
• SPH Schemes. Computer Physics Communications, 183: 1641-1653.
• Delorme, T., Iglesias, A. S. ve Perez, S. A. 2005. Sloshing loads simulation in LNG tankers with SPH.
• International Conference on Computational Methods in Marine Engineering. Barcelona.
• Falzarano, J. ve Somayajula, A. ve Seah, R. 2015. An Overview of The Prediction Methods for Roll
• Damping of Ships. Ocean System Engineering, 5, (2), 55-76.
• Froude, W. 1861. On the rolling of ships. Transactions of the Institution of Naval Architects, 2, 180-
• 227.
• Himeno, Y. 1981. Prediction of Ship Roll Damping State of the Art. (No. 239 September 1981) Ann
• Arbor: Naval Architect & Marine Engineering, The University of Michigan.
• Jaouen, F. ve Koop, A. ve Guilherme, V. 2011. Predicting roll added mass and damping of a ship hull
• section using CFD. 30th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. 1-11.
• Ikeda, Y. ve Himeno, Y. ve Tanaka, N. 1978. On Eddy Making Component of Roll Damping Force on
• Naked Hull. (00403) Osaka. University of Osaka Prefecture.
• Monaghan, J. J. 1994. Simulating Free Surface Flows with SPH. Journal of Computational Physics, 110:
• 399-406.
• Monaghan, J. J. ve Kos, A. 1999. Solitary waves on a Cretan beach. Journal of Waterway, Port,
• Coastal, Ocean Eng. 125(3):145–54.