Pervane jet akımının kohezyonlu taban üzerinde etkisi
Effect Of propeller jet flow on cohesive seabed
Yazar: BEDİRHAN ALİ DOĞU
Danışman: PROF. DR. KUBİLAY CİHAN ; PROF. DR. AYŞE YÜKSEL OZAN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Gemi pervanelerinden kaynaklanan jet akımlarının, gemilerin yanaşma ve ayrılma süreçlerinde kıyı yapılarının bulunduğu deniz tabanında oluşturduğu oyulma, yapıların güvenliğini ve limanın verimli işleyişini tehdit edebilir. Bu tezin oluşturulmasında, potansiyel oyulma miktarlarını belirlemek amacıyla deniz tabanının modellendiği deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Deneylerde, pervane jetinin kohezyonsuz malzemelerden ve homojen kohezyonlu-kohezyonsuz malzeme karışımlarından oluşan temsili deniz tabanı üzerindeki etkileri, hem sınırlandırılmış hem de sınırlandırılmamış koşullar için incelenmiştir. Kohezyonsuz malzeme olarak dane medyan çapı d50=0,24 mm olan kuvars kumu, kohezyonlu malzeme olarak ise dane medyan çapı d50=0,0042 mm olan kaolinit kili kullanılmıştır. Karışımdaki kohezyonlu malzeme oranı (p) toplam karışımın ağırlıkça %0, %5 ve %10 olarak seçilmiştir. Sınırlandırılmış koşullar altındaki deneylerde, polikarbon esaslı bir dikey duvar inşa edilmiş ve pervane ile duvar arasındaki mesafeler Xw= 2Dp, 4Dp, 6Dp ve 8Dp olarak belirlenerek tabanda oluşan oyulmalar incelenmiştir. Deneylerde, çapları (Dp) 0,06 m ve 0,09 m olan iki pirinç pervane kullanılmıştır. Pervane açıklığı (y0) 0,1 m olarak belirlenmiştir. Akustik Doppler prensibiyle çalışan ADVP kullanılarak hız ölçümleri ve taban profil takibi gerçekleştirilmiştir. Meydana gelen oyulmaların, pervane devir hızı (rpm), pervane çapı (Dp), yoğunluk Froude sayısı (Frd), pervane ekseni ile taban arasındaki açıklık (yo), temsili deniz tabanındaki kohezyonlu malzeme yüzdesi (p) ve pervane ile dikey duvar arasındaki mesafe (Xw) değişkenlerinden etkilendiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
The scouring caused by ship propeller-induced jet flows on the seabed near coastal structures during berthing and departure can threaten the structural safety and the efficient operation of the harbor. In the preparation of this thesis, experimental studies were conducted to model the seabed and determine the potential scouring amounts. The experiments investigated the effects of the propeller jet on a representative seabed composed of non-cohesive material and homogeneous mixtures of cohesive and non-cohesive materials, both for confined and unconfined conditions. Quartz sand with a median diameter (d50) of 0.24 mm was used as the non-cohesive material, and kaolinite clay with a median diameter (d50) of 0.0042 mm was used as the cohesive material. The proportion of cohesive material (p) in the mixture was selected as 0%, 5%, and 10% by weight of the total mixture. In the confined condition experiments, a vertical wall made of polycarbonate was constructed, and the scouring on the seabed was examined at distances between the propeller tip and the wall of Xw = 2Dp, 4Dp, 6Dp, and 8Dp. Two brass propellers with diameters (Dp) of 0.06 m and 0.09 m were used in the experiments. The propeller clearance (y0) was set to 0.1 m. Velocity measurements and seabed profile tracking were performed using an Acoustic Doppler Velocity Profiler (ADVP). The observed scouring was influenced by variables such as propeller rotational speed (rpm), propeller diameter (Dp), densimetric Froude number (Frd), clearance between the propeller axis and the seabed (y0), percentage of cohesive material in the representative seabed (p), and the distance between the propeller and the vertical wall (Xw).