Dalga kanalı için piston tip dalga üretici tasarım ve analizi

Abstract

Bu tez çalışmasında, 24 m uzunluğa ve 1 m × 1 m kesite sahip mevcut bir dalga kanalında bulunan flap tip dalga üretici sisteminin yerine piston tip bir dalga üreticinin tasarımı, analizi, imalatı ve deneysel olarak doğrulanması ele alınmıştır. Çalışmanın amacı, mevcut kanal geometrisine uygun, mekanik açıdan güvenli ve düzenli dalga üretebilen bir piston tip dalga üretici geliştirmektir. Çalışma kapsamında öncelikle piston tip dalga üreticinin çalışma prensibi teorik olarak incelenmiş ve dalga teorileri esas alınarak tasarım kriterleri belirlenmiştir. Bu kriterler doğrultusunda mekanik tasarım gerçekleştirilmiş, üç boyutlu CAD modeli oluşturulmuş ve sistemin yapısal davranışı sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak sayısal olarak analiz edilmiştir. Analiz sonuçları, tasarlanan sistemin statik ve dinamik yükler altında yapısal olarak güvenli olduğunu göstermiştir. Tasarımı tamamlanan piston tip dalga üretici imal edilmiş, dalga kanalına monte edilerek çalıştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sırasında sistemin kararlı şekilde çalıştığı ve hedeflenen dalga yüksekliği ile periyot aralıklarında düzenli dalga üretebildiği gözlemlenmiştir. Deneysel bulgular, tasarım ve analiz aşamalarında öngörülen performansın fiziksel sistem tarafından sağlandığını ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlar, piston tip dalga üreticinin mevcut dalga kanalı için flap tip sisteme kıyasla daha kontrollü ve tekrarlanabilir dalga üretimi sağladığını göstermektedir. Bu çalışma, laboratuvar ölçekli dalga kanallarında piston tip dalga üreticilerin tasarımı ve uygulanması için bütüncül bir mühendislik yaklaşımı sunmaktadır.In this thesis, the design, analysis, manufacturing, and experimental validation of a piston-type wave generator developed for an existing wave flume with a length of 24 m and a cross-section of 1 m × 1 m are presented. The original flap-type wave generator installed in the flume was removed and replaced with a piston-type system. The main objective of the study is to develop a mechanically safe and reliable piston-type wave generator capable of producing regular waves under laboratory conditions. First, the working principle of the piston-type wave generator was investigated theoretically, and the design criteria were determined based on wave theory. According to these criteria, the mechanical design of the system was completed, a three-dimensional CAD model was created, and the structural behavior of the system was evaluated using the finite element method. The numerical analysis results indicated that the designed system is structurally safe under static and dynamic loading conditions. Following the design and analysis stages, the piston-type wave generator was manufactured and installed in the wave flume. Experimental tests were conducted under various operating conditions, and the system was observed to operate in a stable manner. The experimental observations demonstrated that the wave generator was able to produce regular waves within the targeted wave height and period ranges, confirming the validity of the design assumptions and numerical analysis results. The results of this study show that replacing the flap-type wave generator with a piston-type system provides improved control and repeatability in wave generation for the existing wave flume. This study presents a comprehensive engineering approach for the design and implementation of piston-type wave generators in laboratory-scale wave flumes.