Simülasyon Yönetimli Tasarım Metodu ile Bir Tekne Formunun Parametrik Tasarımı ve Optimizasyonu
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Gemi İnşaatı ve Denizcilik Fakültesi, Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği, Türkiye
Tez Danışmanı: Bekir Şener
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Günümüzde yapılan tasarımlar sıkı bir şekilde geçmiş tecrübelere, referans çalışmalara bağlıdır. Bilgisayar destekli tasarım (BDT) yöntemleriyle dizayn edilen teknelerin hidrodinamik performansı hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemleri ile nümerik olarak kontrol edilmektedir. Formun hidrodinamik performansını iyileştirmek için yapılacak olan çalışmaların ne kadar verimli olacağı, ne kadar zaman alacağı tamamen tasarımcının geçmiş tecrübelerine ve sezgilerine dayanmaktadır. Son zamanlarda, tasarım sürecini hızlandırmak ve verimini artırmak için BDT ve HAD yöntemlerinin eş zamanlı ve birbirlerini besleyecek şekilde çalışması üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışmaların sonucunda BDT ve HAD yöntemlerinin efektif entegrasyonu için bir metodoloji oluşturulmuştur: Simülasyon Yönetimli Tasarım (SYT). Bu tezin amacı, Simülasyon Yönetimli Tasarım yöntemini temel alarak yeni nesil form tasarımı, analiz, varyasyon ve optimizasyon yaklaşımlarının tekne form optimizasyonu için bir arada ve otomatikleştirilmiş bir şekilde kullanıldığı metodoloji sunmaktır. Sunulan metodoloji, yüksek hızlı R/V Athena (araştırma teknesi) teknesinin 1/8.25 ölçekli modeli olan Model 5365 formu üzerinde uygulanmıştır. Bunun için öncelikle Model 5365 formu tam parametrik olarak modellenecektir. Benzer sınıflardaki tekneler incelenmiş, sistematik varyasyon çalışmasında kullanılacak olan global parametrelerin sınırları belirlenmiştir. Devamında bu global parametrelerin sistematik olarak değiştirilmesi 30 adet form oluşturulmuş, oluşturulan formların direnç ve denizcilik analizleri gerçekleştirilip stabilite kontrolleri yapılmıştır. Tasarım değişkenlerinin dirence ve denizciliğe olan etkisi incelendikten sonra, formlar çeşitli ağırlıklara sahip senaryolar ile değerlendirilmiştir. Bu formların içerisinden seçilen bir form üzerinde direnç ve denizcilik performansları bakımından çok-amaçlı optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Çok-amaçlı optimizasyon aşamasında, sistematik varyasyon aşamasındakinin aksine, tasarım değişkenleri olarak lokal parametreler kullanılmıştır. Bir genetik algoritma yardımıyla 72 adet form oluşturulmuş, oluşturulan formların direnç ve denizcilik analizleri gerçekleştirilip stabilite kontrolleri yapılmıştır. Bastırılmamış en iyi çözümler, amaç fonksiyonlarının çeşitli ağırlıklara sahip olduğu senaryolar ile değerlendirilmiş, her bir senaryo için optimum tekne formu önerilmiştir. Senaryolarda ortaya çıkan optimum formlar, ana form ile karşılaştırılmıştır. Yapılan çok-amaçlı optimizasyon çalışmasına ek olarak, gemi hidrodinamiği gibi ister çatışmalarının bulunduğu problemlerde çok-amaçlı optimizasyon yöntemlerinin kullanımının önemini vurgulamak amacıyla sadece toplam direnç kuvvetinin dikkate alındığı ve genetik algoritma yardımıyla 72 adet formun oluşturulduğu tek-amaçlı optimizasyon çalışması gerçekleştirilecek, sonuçlar yorumlanacaktır. Tez çalışmasında önerilen ve bir uygulamasının yapıldığı Simülasyon Yönetimli Tasarım (SYT) metodolojisi kapsamında, BDT ve HAD yöntemleri CAESES yazılımı çatısı altında toplanmış; entegre ve otomatik bir sistem halinde kullanılmıştır.