Büyük Ölçekli Yüzer Yapıların (byy) Hidroelastik Analizi

Abstract

Duba tipi bir büyük ölçekli yüzer yapının frekans bölgesi hidroelastik analizi sayısal olarak-yapı ve akışkan problemleri için sırasıyla sonlu eleman ve sınır eleman yöntemlerinin uygulanmasıyla-gerçekleştirilmiştir. Yapı sonlu eleman modelinin detaylandırılmasından kaçınmak amacıyla, dış kaplama levhalarının yapısal özellikleri eşdeğer ortotropik levha modeli ile belirlenmiştir. Akışkan hareketleri için potansiyel akış modeli uygulanmış, toplam potansiyel, sakin suda yapının titreşimiyle ilişkili radyasyon potansiyeli ve serbest yüzey dalgaları ile hareketsiz yapı arasındaki etkileşimi ifade eden difraksiyon potansiyelinin birleşimi olarak alınmıştır. Radyasyon potansiyeli için akışkan-yapı ara yüzeyinde tanımlanan sınır integral denklem sınır eleman yöntemi ile çözülmüş, difraksiyon potansiyeliyle bağlantılı zorlayıcı dalga kuvvetleri ise Haskind ilişkileri kullanılarak doğrudan hesaplanmıştır. Akışkan yükleri etkisindeki yapının davranışı modal açılımla ifade edilmiş, her bir moda karşılık gelen akışkan-yapı etkileşim kuvvetleri ve dalga kuvvetlerinin genelleştirilmiş hareket denklemine uygulanması ile yapının dinamik cevabı belirlenmiştir. Çalışmanın amacı modal açılımın yüzen yapının doğal veya ıslak mod şekilleri baz alınarak tanımlanmasının hidroelastik analiz üzerindeki etkisinin incelenmesidir.

Frequency domain hydroelastic analysis of a pontoon-type very large structure is performed by a numerical approach, where the structural and fluid problems are studied by the finite and boundary element methods, respectively. To avoid a detailed finite element modelling, the structural properties of the hull plating is determined by the orthotropic plate model. The potential flow model is adopted for the fluid motion. The total potential consists of the radiation and diffraction components; the former describes the perturbations due to the vibrating structure in the calm water, and the latter is related with the interaction of the incoming free surface waves with the still structure. The boundary integral equation, defined over the fluid-structure interface, is solved by applying the boundary element method, though the wave excitation forces are directly calculated by using the Haskind relations without referring to the related diffraction potential. The structural behavior is defined in terms of a modal expansion, so that the fluid-structure interaction and wave force components obtained for each mode shape are applied to the generalized equation of motion, solution of which gives the dynamic response of the structure. The aim of the study is investigating the effect of the adopted base for the modal expansion-either dry or wet-on the performance of hydroelastic analysis.