Farklı akışkanların bir arada bulunduğu mühendislik uygulamalarında safhalar arasındaki etkileşim sebebiyle meydana gelen arayüzlerin incelenebilmesi büyük önem taşımaktadır. Deniz mühendisliği de tabiatı gereği çok-safhalı akışların incelenmesine en büyük ihtiyacın duyulduğu uygulama sahasıdır.
Akışkan safhaları arasında meydana gelen serbest yüzeyin hassas bir şekilde hesaplanabilmesi son derece önemli olduğu için bu alanda yapılmakta olan araştırmalar neticesinde geliştirilen pek çok bilgisayar destekli sayısal yöntem de mevcuttur. Bugün itibarı ile söz konusu problemlerin çözümünde karşılaşılan başlıca uygulamalar:
Lagrangian
MAC1
VOF2
LSM
yöntemlerine dayanmaktadır. LSM türkçeye "Seviye Ayarlama Yöntemi" olarak çevrilebilecek, ingilizce "Level Set Method" olarak adlandırılan tanımlamadan kısaltılmıştır.
Açık kaynaklı OpenFOAM ve ayrıca başlıca ticarî HAD yazılımları tarafından tercih edilen çok-safhalı akış çözüm yöntemleri temelde VOF uyarlamalarına dayanmaktadır. Bununla birlikte, daha önce de ele alındığı üzere özellikle problemin karmaşıklaştığı durumlarda VOF yöntemleriyle serbest yüzey geometrisinin hassas olarak belirlenebilmesinde, tekniğin yapısından kaynaklanan muhtelif zorluklar da mevcuttur.
Söz konusu zorlukların üstesinden gelebilmek için geliştirilen Seviye Ayarlama Yöntemi (LSM) adlı teknik, karmaşık serbest-yüzey problemlerinin çoğu üzerinde çalışabilmek için mevcut en etkin yaklaşım olarak değerlendirilebilir.
Bu doğrultuda LSM'yi ele alarak, her zaman olduğu gibi yine bir açık-kaynaklı yazılım kullanmak suretiyle, konu kısaca değerlendirilmeye çalışılacaktır.
Resim.1) Çalışmada kullanılan denizaltı modellerinin 3B temsilleri. Soldan sağa; 58-4164, 58-4166, SUBOFF AFF-1 ve Tip214-Gövde.
Burada bir uygulamalı örnek oluşturabilmesi açısından gerçekleştirilen hesaplamalarda dört farklı cisim [Resim.1] kullanılmıştır:
Gertler 58-4164
Gertler 58-4166
DARPA SUBOFF AFF-1
Tip214
58 Serisi olarak adlandırılan ve çağdaş denizaltı tasarımlarının başlangıç noktasını teşkil eden denel çalışmalarda kullanılan 4164 ile 4166, günümüzün hesaplamalı denizaltı hidrodinamiği çalışmalarında kullanılan başlıca deney modellerinden biri olan SUBOFF AFF-1 (Çıplak Tekne) ve diğerleriyle uyumlu olması açısından kule ve dümenleri çıkartılmış olan Tip214 tasarımı üzerinde elde edilen kaba sonuçlara [Resim.2] üzerinden ulaşılabilir.
Bu noktada belirtmek gerekir ki LSM'yi tanıtma amacı güden bu kavramsal çalışmada çözümler için gerekli olan donanım ve zaman mevcut olmadığı için elde edilen bu sonuçları nicelik değil nitelik açısından değerlendirmek uygun olur...
Kullanılan modellerin tamamı 58 serisi çalışmalardan hareketle 2,743m uzunluğundadır. Modellerin boyuna simetri eksenlerinin sakin su sathına mesafesi 0,431m'dir. Bütün hesaplamalar eşdeğer şartlarda gerçekleştirilmiştir ki Fr=0,3103 ve Fh=0,3634 olarak belirlenmiştir.
Resim.2) Reef3D kullanılarak LSM yaklaşımı ve k-omega türbülans modeli ile elde edilen çözümlere ait canlandırmalar, yukarıdaki resmin üzerine veya buraya tıklayarak (bağlantı yeni sekmede/pencerede açılır) izlenebilir.
Resimde görülen sarı cisim, satha yakın ama tamamen sualtında, doğrusal rotada sabit hızla seyreden ve model ölçeğinde bir Tip214 denizaltı gövdesidir.
Aslında LSM hakkındaki bu ilk yazı için bir OpenFOAM çatalı olan ve 3.0 sürümünden itibaren VOF yanında LSM yaklaşımını da doğrudan destekleyen foam-ext kullanılması düşünülüyordu fakat daha sonra, buralarda pek tanınmasa da 2008'den bu yana düzenli olarak gelişimini sürdüren bir başka dikkât çekici ve önemli açık kaynak çalışma olan REEF3D [1] kullanılması tercih edildi ki belki de bu bilgi gelecekte ihtiyaç duyabilecek bir kişinin işine yarayabilecektir...
Trondheim merkezli Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi-NTNU5 [4] kökenli bir akademik çalışma ürünü olan REEF3D, daha yaygın olarak rastlanabilen genel maksatlı HAD6 uygulamalarından farklı olarak sadece hidrodinamik çalışmalara yönelik olarak geliştirilen özel amaçlı bir uygulamadır.
Tam da buradaki örnekte olduğu gibi, dünya üzerindeki pek çok önemli açık-kaynak yazılım projesinin (ve aslında ticarî olan bazılarının da) kökenleri büyük ölçüde akademiktir. Şimdi yeri gelmişken, tamamında 5,3milyon insanın yaşadığı, nüfus açısından adeta İstanbul'un bir ilçesi büyüklüğünde olan Norveçin üniversitelerinde yapılan çalışmalarla, sayılarının (şimdilik) 185'e(!) dayandığı söylenen devâsâ bir üniversite çöplüğü haline gelmiş Türkiyenin yüksek öğrenim kurumlarındaki gerçek icraatları karşılaştırmak düşünülebilirdi ama...
Fikir ve bilim üretmesi beklenen Türk üniversiteleri, mesela bırakın kendi yazılım projelerini ortaya koymayı, mevcut uluslararası açık-kaynak yazılım imkânlarını bile tamamen görmezden gelip, olduğu gibi yabancı ticarî yazılım kartellerinin dünya üzerindeki en sâdık müşterisi olma ünvanına uygun olarak hareket etme yönünde sergiledikleri inanılmaz istikrar(!) göz önüne alındığında, geleceğe yönelik bir ümit beslemek de doğrusu mümkün olamamaktadır. Burada temel mesele bireyler değil kurulan sistem(ler)dir. Ama asıl konudan daha fazla uzaklaşmadan bir dönüş yapmakta fayda var öyle değil mi?
Resim.3) Tip214 gövdesi üzerinde Fr=0,310 ve Fh=0,363 için model ölçeğinde hesaplanan, serbest yüzey dümensuyu üzerindeki türbülanslı kinematik lüzûciyet dağılımı.
DSH7 yöntemlerinde geleceğin nerede yattığı zâten daha önce kısaca ele alınmıştı... Diğer taraftan bizim bu alanda da bir asırdır devam ettiği üzere hâlen nemçelilerin ve gringoların ağzına bakmakta olduğumuza yeri gelmişken dikkât çekmek de uygun olurdu.
REEF3D [1] herhangi bir HAD çalışmasında en büyük darboğazı oluşturan önişlem safhasını kolaylaştırabilmek amacıyla kartezyen örgü yaklaşımını tercih etmiştir ki bu maksatla DIVEMesh adlı önişlemciyi kullanmaktadır.
Kartezten örgüler bilindiği gibi yüksek eğriliğe sahip yüzeyler ve karmaşık geometriler ile çalışırken yeterli esnekliğe ve verime sahip olmadıklarından bu tür problemlerin temsil edilmelerinde sıkıntılar ortaya çıkması kaçınılmazdır. Bu tür sıkıntıların önüne geçebilmek ve katı/sıvı kesişimini yeteri kadar iyi belirleyebilmek için REEF3D için daldırılmış sınır hayalet hücre yöntemi tercih edilmiştir.
Navier-Stokes denklemlerinin sayısal olarak hesaplanabilmesi için en yaygın olarak kullanılan yaklaşımlar üç farklı türdendir:
FEM: Sonlu Elemanlar Yöntemi
FVM: Sonlu Hacimler Yöntemi
FDM: Sonlu Farklar Yöntemi
Her üç yöntemin de kendine has bazı üstünlükleri ve zaafları mevcuttur. Akışkan dinamiği çözücülerinden birkaç somut örnek vermek gerekirse Elmer > FEM, OpenFOAM > FVM ve buradaki asıl konu olan REEF3D > FDM yaklaşımını kullanmaktadır. Bu arada temelde LSM yaklaşımını tercih etmiş olsa da REEF3D aynı zamanda VOF yöntemini de desteklemektedir.
REEF3D Navier-Stokes denklemlerindeki basınç ifadesinin çözümü için üç farklı algoritma imkânı sunmakdadır ki bunlar PJM8, SIMPLE9 ve PISO10 olarak sıralanır.
Böylece REEF3D ve bağlı olarak serbest-yüzey problemlerinin çözümü için LSM'ye kısa bir giriş yapılmış oldu. Bilâhare bu yöntemle gerçekleştirilen bazı farklı hidrodinamik çalışmalarıyla konuya devam edilmesi belki mümkün olabilir...
Yaftalar:
açık kaynak
akışkan dinamiği
denizaltı
dümensuyu
had
iz
k omega
lsm
norveç
reef3d
serbest yüzey
tip 214
urans
♦ Açıklamalar
1. MAC: Marker And Cell [geri]
2. VOF: Volume Of Fluid [geri]
3. Fr: Uzunluk Froude Sayısı [geri]
4. Fh: Derinlik Froude Sayısı [geri]
5. NTNU: Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet [geri]
6. HAD: Hesaplamalı Akışkan Dinamiği [geri]
7. DSH: Denizaltı Savunma Harbi [geri]
8. PJM: ProJection Method [geri]
9. SIMPLE: Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations. [geri]
10. PISO: Pressure-Implicit Split-Operator [geri]
♦ Kaynaklar
1. REEF3D genelağ sitesi - https://reef3d.com
2. REEF3D :: User Guide - 17.12
3. DIVEMesh :: User Guide - 17.12
4. NTNU genelağ sitesi - https://www.ntnu.edu
5. Numerical Modelling of Focussed Wave Hydrodynamics and Focused Wave-structure Interaction with REEF3D, 2016, Thevaher Amarachaharam
Kullanılan Yaftalar
15 temmuz 3b yazıcı a26 abd akya akü akışkan dinamiğ akışkan dinamiği alengir almanya anadolu arjantin atmaca atom avustralya açık kaynak bae bilgisayar biyotaklit brezilya burkulma calculix construct2d ddg1000 deney denizaltı direnç dizel doğrulama dsh dümensuyu elmer elyaf ffg 7 finlandiya fizik foam extend fotoğraf fransa füze gaz türbini gemi geçiş bölgesi gmsh had havadan bağımsız tahrik hidroakustik hindistan hollanda ingiltere insansız araç iran ispanya istihbarat isveç italya itü iz japonya k epsilon k omega kanada kanat kaptan ı derya katı mekaniği kavitasyon kayık kaza kitap kore kubbe linux lsm makro mayın metal milden milgem motor mukavemet mısır norveç openfoam pakistan patlayıcı pervane polonya proje 971 radar rans reef3d rusya s 80 sahil güvenlik scorpene serbest yüzey singapur sonar soryu spalart allmaras sscb ve rusya ssn 21 stirling motoru su2 suboff suitici sys süperiletken sınır tabaka tf 2000 tip 039 tip 052 tip 209 tip 212 tip 214 titanyum titreşim toplum mühendisliği torpil tübitak türkçe ukrayna urans vof xfoil yakıt hücresi ytdp yunanistan çelik çin önişlem örümcek üsküdar
En Çok Okunanlar
Hızır Hayreddin Paşa'nın Sancağı Hakkında
Preveze Deniz Savaşı (27 Eylül 1538)
Eski Türk Denizcilerinin Kullandığı Bazı Gemiler
Akya; Türkiyenin Yerli Torpido Faaliyeti
Türkiye İçin Son Yılların En Önemli Askeri Gelişmesi
Türkiyenin Yüksek İrtifa Hava Savunması
Hızır (Barbaros) Hayreddin Paşa
Denizaltılarda Kullanılan Havadan Bağımsız Tahrik Sistemleri
Türk Denizaltıları Çağ Mı Atlamış?
Denizaltı İnşa Çeliği - 1: HY80, HY100, HY130 vesaire
Koca Murat Reis - Hint Kaptanı
Dünya Denizlerinde Yüzen En İyi Dizel-Elektrik Denizaltı!
Proje 705 - Lira (Alfa) Sınıfı Sovyet Nükleer Denizaltıları
Bor Elyafı
Cerbe Sınıfı Yeni Tip Denizaltı Projesi ve Yerli Katkı Oranı
En Son İlaveler
Yolun Sonu - Kendim Ettim Kendim Buldum
Krom
Milli Denizaltı: MİLDEN - Mürettebat
Amat
Yeni Bir Küresel Kısıtlamaya Doğru Giderken
Tip214 Denizaltılarının Hidrodinamiği - 2.Bölüm | Basınç İzi
Mürettebat, Muhakeme, Karbondioksit
Kim Okurdu Kim Yazardı
Tip03IX Melezlenecek mi?
Biyotaklit Temelli Dümensuyu Güdümü
Takviyeli Konik Kabukların Doğrusal Burkulması
Gerdek
Kanadanın Melez Nükleer HBT Çözümü: AMPS
Teknolojiyi Doğrudan Yazmak
Tek Kürek Yalova
Askeri Teknoloji ♦ Denizcilik ♦ Malzeme Bilgisi ♦ Reisler ♦ Savunma Sanayii ♦ Bağlantılar ♦ bareHULL.3D ♦ Contact ♦ Belgeler
Telif Hakkı © 1997-2020 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!