Numerical investigation of the effect of free surface and depth on flow-induced noise in a submarine form
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği , Türkiye
Tez Danışmanı: Ahmet Gültekin Avcı
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: İngilizce
Özet:
Hidrodinamik gürültü, denizaltıların gizliliğini koruyarak düşman sonarlarına karşı tespit edilme riskini azaltmak ve operasyonel güvenlik sağlamak için kritik öneme sahiptir. Ayrıca, deniz ekosistemleri üzerinde olumsuz etkiler yaratarak su altı canlılarının davranışlarını ve yaşam alanlarını tehdit edebilir. Bu nedenle, gürültünün doğru tahmini ve azaltılması, hem askeri stratejiler hem de ekolojik denge için hayati bir gerekliliktir. Literatür çalışmaları, denizaltılar tarafından üretilen gürültünün üç ana kaynağa ayrıldığını göstermektedir: makine gürültüsü, pervane gürültüsü ve hidrodinamik (akış) gürültüsü. Hidrodinamik gürültü, genellikle diğer gürültü kaynaklarına kıyasla daha düşük seviyede olsa da denizaltı hızı arttıkça etkisi önemli ölçüde artmaktadır. Bu durum, akış kaynaklı gürültünün genel akustik imzaya olan katkısının incelenmesini kritik hale getirmektedir. Bu çalışmada, DARPA AFF-8 denizaltı modeli üzerinde yapılan hesaplamalarla hidrodinamik gürültünün derinlik ve hız gibi parametrelerle nasıl değiştiği incelenmiştir. Ticari bir HAD yazılımı olan Siemens STAR-CCM+ kullanılarak URANS denklemleri sonlu hacimler yöntemiyle ayrıklaştırılmış ve çözülmüştür. İlk aşamada, denizaltı etrafındaki akış HAD yöntemleriyle çözülmüş, elde edilen sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Daha sonra, Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) yöntemi kullanılarak denizaltının akustik özellikleri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Analizler, derinliğin artmasıyla birlikte girdap hacimlerinin küçüldüğünü ve buna bağlı olarak akustik gürültü seviyesinin azaldığını göstermiştir. Hızın artması durumunda ise türbülans şiddetinin yükseldiği ve bunun akustik gürültü seviyelerini artırdığı tespit edilmiştir. Denizaltı serbest su yüzeyine yakın olduğunda, artan hızla birlikte baskın frekans genliği yüzeyle etkileşimlerden dolayı artar. Aynı hızda daha derine inildikçe, yüzey etkileri azaldığı ve akış stabilize olduğu için baskın frekans azalır. Bu durum, derinlik ve hızın akustik özellikler üzerindeki etkisini vurgulamaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma, derinlik ve hız gibi akış parametrelerinin hidrodinamik gürültü üzerindeki etkilerini ortaya koymuş ve bu bulgular, denizaltıların gürültü seviyelerinin azaltılmasına yönelik stratejilerin geliştirilmesi için önemli veriler sağlayabilecektir.