Dalga etkisindeki şevli yüzlü dalgakıran etrafında oluşan yerel oyulmaların sayısal araştırılması

Abstract

Liman ve kıyı koruma yapılarında sakin su kesimleri oluşturmak amacıyla farklı amaçlar doğrultusunda ve farklı tiplerde inşa edilen dalgakıranlar etrafında yapının geometrisinden dolayı bozulan akım, yerel oyulmalara neden olabilmektedir. Oyulma ve yığılma şeklinde gözlenen deniz taban hareketleri, yapılarda stabilite kayıplarına ve hatta göçmelere yol açabileceğinden dolayı doğru bir şekilde belirlenmeleri son derece önemlidir. Bu tez kapsamında aşınabilir bir deniz zemini üzerinde yer alan şevli yüzlü dalgakıranlar etrafındaki yerel zemin hareketleri ele alınmıştır. Dalgakıran topuğunda dalga kaynaklı oluşan yerel oyulmaların sayısal olarak incelendiği bu çalışma kapsamında Flow3D yazılımı yardımıyla 33 m uzunluğa, 3,6 m genişliğe ve 1,2 m derinliğe sahip bir sayısal dalga kanalı oluşturulmuştur. Gelişmiş hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) programlarından biri olan Flow3D kullanılarak dalga karakteristikleri aynı düzenli ve düzensiz (JONSWAP) dalga etkisi altında dane medyan çapları 1 mm, 0,55 mm ve 0,20 mm olan taban malzemeleri durumları incelenmiştir. Dalgakıran kesiti 3.6 m genişlik boyunca uygulamada sıklıkla kullanılan 2:3 ve 1:2 şev eğimi oluşacak şekilde farklı dalga tipleri ve sediment çapları kullanılmak üzere çeşitli senaryolar analiz edilmiştir. Bu senaryolarda ayrıca dalgakıran özellikleri geçirimli veya taş dolgu olarak tanımlanmıştır. Kurulan sayısal modelin doğrulanması için Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği dalga kanalında 1,85 mm çaplı taban malzemesi ve 2:3 şev eğimli dalgakıran ile gerçekleştirilen deneylerin sonuçları aynı şartlar ile oluşturulan sayısal model sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen bulgular yorumlandığında, sayısal model performansının yüksek ve modelin güvenilir olduğu anlaşılmaktadır.

Current characteristics caused local scour due to configuration of rubble-mound breakwaters which are constructed for various port structures. Erosion of the seabed material which leads to stability losses or even failure, has great importance for the equilibrium of these structures. The objective of this thesis is to gain insight about growth of erosion patterns. Within the scope of the thesis, a numerical wave flume with 33 m length, 3.6 m width and 1.2 m depth was used to observe wave-induced local erosion at the toe of sloped rubble mound breakwaters. Regular and irregular (JONSWAP) waves were generated by using Flow3D, one of the advanced computational fluid dynamics (CFD) programs. A numerical model was conducted with different variables (different slope angles, different bed materials and different wave characteristics). Scour patterns were investigated for seabed materials with 1 mm, 0.55 mm and 0.20 mm grain median diameters under various wave scenarios and breakwater slopes 2:3 and 1:2 which are widely used in construction. In these scenarios, the breakwater features are also defined as porous and rip-rap layer. In order to validate the numerical model, the results of the experiments carried out in the physical wave channel of Dokuz Eylül University Civil Engineering, with 1.85 mm diameter seabed material and 2:3 sloped breakwater were compared with the numerical model results, under the same wave conditions. From the results obtained from the study were interpreted, it is understood that the performance of the numerical model was found to be high and the model was accurate.