Günümüzde, açık deniz koşullarında yerleştirilmiş yüzer deniz türbinleri yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir yer işgal etmektedir. Bu çalışmada üç boyutlu silindirik bir yüze ryapının dinamik davranışı, sonlu hacimler yöntemini kullanan ve bir açık kaynak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yazılımı olan OpenFOAM aracılığı ile elde edilmiştir. Sayısal çözücüden elde edilen sonuçların sayısal belirsizliği, güncel yöntemler kullanılarak ağ yapısı ve zaman adımı açısından incelenmiştir. 6 serbestlik derecesine sahip olan basit silindirik yapının serbest dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareketleri OpenFOAM sayısal modeli kullanılarak hesaplanmış ve analiz edilmiştir. Böylece yapının tanımlanmış bu hareketleri için, doğal periyotları ve sönüm katsayıları elde edilmiştir. Sonuçlar literatürde mevcut deneysel veriler ve doğrulanmış başka bir sayısal çalışmanın sonuçları ile de karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, karmaşık akışkan yapıetkileşiminin sayısal bir dalga tankında başarılı bir şekilde analiz edilebildiğini ve fiziksel model testlerinden alınan sonuçların sayısal sonuçlarla uyumlu olduğunu göstermiştir. Aynı zamanda basit silindirik yapı kullanılarak yapılan bu analizler, yüzer rüzgâr türbininin modellenerek tasarlanmasını sağlayabilecektir.
Umutcan İNAL / Yıldız Teknik Üniversitesi
Yalçın YÜKSEL / Yıldız Teknik Üniversitesi
Ferdi ÇAKICI / Yıldız Teknik Üniversitesi
Emre KAHRAMANOĞLU / İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
GİRİŞ
Yirmi birinci yüzyılın en büyük sorunlarından biri olan iklim değişikliğinin yıkıcı etkilerinin hafifletilebilmesi için rüzgar, güneş, biokütle, jeotermal ve dalga enerjisi gibi yenilebilir enerjikaynaklarının kullanımı önem arz etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı, fosil yakıtların yanmasından kaynaklanan emisyonları azaltacağından, iklim değişikliği etkilerini azaltmak adına önemli bir role sahiptir.
Yenilenebilir enerji kaynakları doğru uygulandığında sosyal ve ekonomik büyümeye, enerjiye erişime, güvenli ve sürdürülebilir enerji arzına ve enerji üretiminin çevre ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkilerinin azaltılmasına yardımcı olabilir[1]. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan rüzgar enerjisinden tarih boyunca yararlanılabiliyor olmasına karşın, bu enerjinin ticari ölçekte kullanımı, teknolojinin ilerlemesiyle birlikte ancak 1970’lerde mümkün olmuştur [2]. Rüzgar enerjisinden faydalanabilmek adına 1970'lerde ve 1980'lerde hem yatay hem de dikeyeksen tasarımları dahil olmak üzere karada kurulan (onshore) çeşitli rüzgar türbini konfigürasyonu araştırılmıştır. Bu araştırmalar sonucunda yatay eksenli rüzgar türbinlerinin daha verimli olduğu ve bu türbin tasarımlarının büyük ölçüde üç kanatlı ve türbin kanatlarının rüzgar akımına karşı konumlandırılmasının daha uygun olduğu belirlenmiştir [1].
Rüzgar türbinlerinin oluşturduğu gürültü kirliliği ve estetik olmayan görünüşleri, türbinlerin karada konumlandırılmasında bir dezavantaj oluşturmaktadır. Bu dezavantajın üstesinden gelmek için rüzgar türbinlerini kıyıdan uzak alanlarda yani açık denizde kurmanın bahsedilen sorunları pratik olarak ortadan kaldıracağı düşünülmüştür (Breton vd., 2009). Ayrıca, rüzgar türbinlerinin açık denizde kurulması, büyük projeler için geniş sürekli alanlar sağlamaktadır ve bu alanlar dahayüksek rüzgar hızlarına ve daha az türbülansa sahiptir, bu da türbinlerin enerji kaynağını daha verimli kullanmasını kolaylaştırmaktadır ve türbin üzerindeki yorulma yüklerini azaltmaktadır[4]. Açık deniz alanlarının rüzgar kaynağı potansiyeli, su derinliğinin 20 m'den fazla olduğu kıyıdan uzak mesafelerde daha fazladır. Bu derinliklerde tabana sabitlenmiş açık deniz rüzgar türbinlerini kullanmak teknik ve ekonomik olarak uygun olmadığından, yüzer platformlar bu derinliklerder üzgar türbinleri kurmak için çekici bir çözüm yöntemidir [5].
Gerçek deniz durumunda, yüzer açık deniz rüzgar türbinleri, altı serbestlik dereceli bir şekildeharekete sahiptir. Bu yapıların dinamik davranışları, en uygun platform konfigürasyonunu ve eniyi bağlama sisteminin değerlendirilmesinin gerekiyor olması bu yapıların tasarım sürecini zorlaştırmaktadır. Bu yapıların tasarımında, laboratuvarda ölçekli fiziksel modelleme hala enyaygın yaklaşımlardan biridir. Genellikle küçük ölçekli prototipleri araştırmak için dalga basenleri kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemin, ölçek etkileri ve yüksek deney maliyetleri (hem zaman hem de para açısından) gibi bazı dezavantajları vardır.
Son yıllarda teknolojinin ilerlemesiyle fiziksel modellemeye alternatif olarak, bu yapıların analizlerinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımları sayesinde sayısal olarak dayapılabilmesi mümkün olmuştur. HAD, çeşitli geometrilerdeki yüzer yapılar üzerindeki hidrodinamik yükleri simüle etmek için yaygın bir yöntem haline gelmiştir. Düzgün bir şekilde çözülürse, Navier-Stokes denklemlerini çözmeye dayalı HAD yöntemleri, bir yüzer açık deniz yapısındaki doğrusal olmayan hidrodinamik yüklerin büyük yüzdesini yakalayabilir ve oldukça güvenilir sonuçlar verebilmektedir. HAD yazılımları aracılığıyla oluşturulan bu sayısal modeller, uygun şekilde doğrulanırsa, pahalı fiziksel modelleme deneylerinin yerine veya bunlara ek olarakyüzer platformların prototiplerini tasarlamak için kullanılabilir.
AMAÇ
Bu çalışmanın temel amacı, yüzer platformların karmaşık akışkan – yapı etkileşimi analizlerinin sayısal bir dalga tankında, hesaplamalı akışkanlar dinamiği sayısal modellerinin kullanılarak başarılı bir şekilde analiz edilebildiğini doğrulamak, sayısal modellemenin yüzer platformların tasarlanmasında zaman ve maliyet açısından daha maliyetli olan fiziksel modellere alternatif oluşturabildiğini ortaya koymaktadır. Aynı zamanda basit silindirik bir yapı kullanılarak yapılan bu analizler, yüzer rüzgar türbinlerinin platformları gibi çok daha karmaşık yapıların modellenerek tasarlanmasını sağlayabilmek adına bir ön çalışma niteliğindedir.
MATERYAL VE YÖNTEM
Bu çalışmada, üç boyutlu yüzer silindirik yapının serbest dalıp-çıkma ve baş-kıç vurmahareketleri, Açık kaynaklı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yazılımı olan OpenFOAM kullanılarak analiz edilmiştir. Sayısal modelin analiz sonuçları halihazırda literatürde bulunan fiziksel model testlerinin sonuçlarıyla karşılaştırılarak doğrulanmıştır.
DEVAMI VAR
ŞANTİYE®
Daha iyi yapılar için...
4 Ocak 2024
Türkiye'nin en ESKİ ve en çok ZİYARET EDİLEN şantiyesi: ŞANTİYE®...
İnşaata dair "KAYDADEĞER" ne varsa... 1988'den bu yana...
Şantiye®nin ürettiği, derlediği ve yayınladığı içeriklerde öncelik “KAMUSAL YARAR”dır...
Ve yayınlanan içeriğin “ÖZEL” olmasına özen gösterilir...
BASILI DERGİ + E-DERGİ + SANTİYE.COM.TR + SOSYAL MEDYA + DİJİTAL PLATFORMLAR...
İnşaat sektörünün buluşma noktası Şantiye®, “Güven”i temsil eden “Basılı bir Yayın” olma özelliğinin yanı sıra yenilenen web sitesi, Turkcell Dergilik ve Türk Telekom E-Dergi gibi mobil uygulamalardaki varlığı, 42 bin E-Bülten abonesi ve 85 bin sosyal medya takipçisi-bağlantısıyla inşaat sektörünün en önemli iletişim platformlarından biri olmaya her ortamda devam ediyor... 1988'den bu yana...
Şantiye® ayrıca yapı sektörüne "Şantiye'nin Yıldızı Ödülü", "Yılın Yeşil Yapı Malzemesi / Teknolojisi Ödülü" ve "Şantiyeden Kareler Fotoğraf Yarışması" gibi farklı organizasyonlarla da katkı sunuyor.
Şantiye®nin son sayısı da dahil 1988 yılından bugüne kadar yayınlanan TÜM SAYILARINA E-Dergi olarak göz atmak için lütfen tıklayın...
Şantiye®, başta ABONELERİ olmak üzere 2020-2025 yıllarında ilan veren firmalar ABS Yapı, Akyapı, Alumil, Anadolu Motor (Honda), Alkur, Ak-İzo, Altensis, Arbiogaz, Aremas, Arfen, Artus, Assan Panel, Asteknik, Atos, Batıçim, Baumit, Betek, Betonblock, Borusan CAT, Bosch Termoteknik, Bostik, BTM, Buderus, Bureau Veritas, Chryso, Çimsa, Çuhadaroğlu, Çukurova Isı, Deutsche Messe, Duyar Vana, DYO, Efectis ERA, Ekomaxi, Elkon, Emülzer, Eryap, Filli Boya, Fixa, Fullboard, Form Endüstri Ürünleri, Form Endüstri Tesisleri, Form MHI (Mitsubishi Heavy Industries) Klima, Garanti Leasing, GF Hakan Plastik, Gökçe Brülör, Grundfos, Hannover Fairs, Hilti, IQ Alüminyum (by Deceuninck), İNKA, İntek, İpragaz, İstanbul Teknik, İzocam, İzoser, Kalekim, Knauf, Knauf Insulation, Komatsu, Köster, Kuzu Grup, LG, Marubeni, Masdaf, Master Builders Solutions, MBI Braas, Meiller Kipper (Doğuş Otomotiv), Messe Frankfurt, Messe München/Agora Tur., Mekon, Mitsubishi Chemical, Molecor, Nalburdayim.com, NETCAD, ODE, Ökotek, Özler Kalıp, Özpor, Panasonic, PERI, Pimakina, Polyfibers, Polyfin, Prometeon, Ravago, Rehau, Saint Gobain Türkiye, Samsung, Saray Alüminyum, Schüco, Selena (Tytan), Sentez Mekanik, Serge Ferrari, Shell, Siemens, Sistem İnşaat, Soudal, Sika, Şişecam, Temsa, TMS, Tekno Yapı, Türk Ytong, Tremco illbruck, Vaillant, Vekon, Viessmann, Wermut, Wilo, Winsa, XCMG, Xylem ve ZF'nin değerli katkılarıyla hazırlanmaktadır.
ABONE OLMAK İÇİN
Bir yıllık abonelik bedelimiz olan 1800 TL (6 Sayı, KDV Dahil)'yi TR70 0001 0008 5291 9602 1550 01 IBAN no’lu hesabımıza (Ekosistem Medya) yatırıp; ardından dekontu, açık adresinizi ve fatura bilgilerinizi (şahıs ise TC kimlik no; firma ise vergi dairesi-numarası) santiye@santiye.com.tr adresine e-posta veya 0532 516 03 29 no’lu telefona WhatsApp / SMS aracılığıyla ulaştırabilirsiniz.
