Pervane jeti etkisinde akım alanının PIV tekniği ile araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: YAĞIZHAN BİLMEZ
Danışman: Havva Anıl Güner
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, serbest dönen bir gemi pervanesinin rijit bir taban üzerinde oluşturduğu jet akımının üç boyutlu yapısı, Parçacık Görüntüleme Hız Ölçümü (PIV) tekniği kullanılarak detaylı bir şekilde incelenmiştir. Farklı pervane çapları (6.5, 10 ve 13 cm), devir sayıları (590, 670 ve 745 rpm) ve açıklık yükseklikleri (10 ve 15 cm) ile toplam on sekiz farklı deney konfigürasyonu oluşturulmuştur. Bu konfigürasyonlar kapsamında, akımın eksenel ve yanal hız bileşenleri, Reynolds gerilmeleri, türbülans yoğunlukları ve taban üzerindeki kayma gerilmesi dağılımları değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, pervane jet akımının gelişim sürecine bağlı olarak üç karakteristik bölgeye ayrıldığını (serbest jet, geçiş bölgesi ve duvar jeti); jetin genişleme açısının pervane devir sayısı ile doğrusal olarak arttığını; ayrıca açıklık oranının (G/Dₚ) akım yapısında belirleyici bir rol oynadığını ortaya koymuştur. Jetin rijit tabanla etkileşimi sonucunda oluşan Coandă etkisi nedeniyle akımın alt sınır yüzeyine yönelme eğiliminde olduğu; bu durumun taban yakınında enerjinin hapsolmasına ve türbülans yapılarının asimetrik gelişmesine neden olduğu gözlemlenmiştir. Pervane ekseni boyunca ölçülen hız profillerinde,göbek etkisine bağlı olarak çift tepeli yapılar ortaya çıkmıştır. Reynolds gerilmelerinin, eksenel hız gradyanı ile pozitif yönde korelasyon gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca pervane dönüş yönünün, yanal hız profillerinde S-şeklinde asimetrik dağılımlar oluşturduğu belirlenmiştir. Pervane jet akımı boyunca, tabandaki kayma gerilmesi geçiş bölgesine kadar düzenli bir artış göstermiş; bu bölgede yaklaşık dört katına çıkarak en yüksek değerlere duvar jeti bölgesinde ulaşmıştır. Duvar jeti bölgesinin x/Dₚ ≈ 3.3G/Dₚ konumunda oluştuğu görülmüştür. Bu kayma gerilmesi, merkez eksende yoğunlaşmakta ve yanal eksenlere doğru azalmaktadır. Deneysel veriler, mevcut teorik modellerin (özellikle Maynord, 2000) düşük açıklık oranlarında akım yapısıyla uyumlu sonuçlar verdiğini; ancak yüksek açıklık oranlarında belirgin sapmalar gösterdiğini ortaya koymuştur. Bu doğrultuda, çalışmada sürtünme katsayısı (Cf), açıklık yüksekliği (G) ve jet çıkış hızı (U₀) gibi parametreleri içeren yeni bir ampirik model önerilmiştir. Söz konusu modelin kıyı-liman yapılarının güvenli tasarımında mühendislik uygulamalarına katkı sağlaması beklenmektedir.