Gemi formunun B-spline ile modellemesi ve form etrafındaki potansiyel akım hızlarının bulunması


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Yildiz Technical University, Naval Architecture And Maritime Faculty, Deparment Of Naval Architecture And Marine Engineering, Turkey

Approval Date: 1999

Thesis Language: Turkish

Student: YAŞAR GÜL

Consultant: Ahmet Dursun Alkan

Abstract:

ÖZET 1700 lü yıllardan beri gemi inşaatı mühendislerinin uğraşı alanlarından biri olan gemi formunun matematiksel yöntemlerle modellenmesi konusu, bilgisayarların mühendislik alanlarında yaygın bir şekilde kullanılmaya başlayıncaya kadar fazla itibar görmedi. Bilgisayarların mühendislik hesaplamaların yapılmasında kullanılmaya başlamasıyla birlikte gemi hatlarının matematiksel yöntemlerle modellenmesi önem kazanmaya başladı. Bilgisayarların dizayn ve üretim alanlarında da kullanılmaya başlanması bu önemi ivmelendirerek artırdı. Bu çalışmada gemi formunun matematiksel modelleme yöntemlerine genel bir bakış yaptıktan sonra seçilen bir yöntemle ( B-spline yüzeyleri) gemi formu geliştirmeye yönelik bir bilgisayar destekli tasarım programı yazılımı amaçlanmıştır. B-spline yüzeylerinin seçilmesi bu fonksiyonların hem estetik hem de fonksiyonel ihtiyaçlara dayanan yüzey dizaynı probleminin çözümü için çok uygun olmasıdır. Basit formüle edilebilmesiyle beraber karmaşık yüzeyleri bile çok rahat modelleyebilecek etkin bir yapıya sahip olmaları nedeniyle, çoğu CAD programında yüzey modelleme çekirdeği olarak kullanılmışlardır. Geliştirilen yazılımla modellenen gemi yüzeylerinde tatmin edici neticeler alınmıştır. Çalışmanın diğer bir parçası modellenen geometri etrafındaki potansiyel akım hızlarının bulunmasıdır. Bunun için üç aşamada çalışma yapılmıştır. Birincisi su altında kalan geometrinin uygun bir şekilde mesh edilmesi; ikincisi mesh edilmiş geometride potansiyel akım denkleminin çözülerek hızların bulunması, üçüncüsü ise akım hatlarını görebilmek için hızların model üzerinde grafik olarak gösterilmesi. Bu çalışmada birinci ve üçüncü bölümler için programlar geliştirilmiş olup ikinci bölüm için Hess-Smith 'in üç boyutlu cisimler etrafındaki potansiyel akımı çözen program kodu kullanılmıştır.
ABSTRACT Since 1700's, one of the subjects that marine-architectures were interested; modelling hull forms by mathematical methods, did not seem to be considered much until computers became widespread in engineering world. When the computers began to be used in engineering calculations, the modelling of ship lines by mathematical methods gained importance. When the computers enter the fields of design and manufacturing this importance growed with an acceleration. In this paper, after having a view on the mathematical methods of ship hull form modelling, using a chosen method (B-spline surfaces), a software development of a computer aided design program directed at improving a hull form is aimed. The reason for the choice of B-spline surfaces is that they are convenient to solve the problems of the surface design that are based on the aesthetic and functional needs. Because they are formulated simply although they have an effective structure for modelling complex surfaces smoothly, they constitude the core of surface modelling in many CAD programs. In the ship hull surfaces modelled with the improved program satisfactory results have been reached. Another part of the study is to find the speed of the potential flow around the modelled geometry. To do this the studies passed through three stages: In the first stage, the underwater part of the geometry is meshed appropriately; in the second, the potential flow equation is solved and the velocities are found on the meshed geometry and in the last step, the velocities are showed as a plot on the model for them to become comprehensible. In this study, programs are improved in the first and third stages and the program code of Hess-Smith which solves the potential flow around three dimensional bodies is used for the second stage.