| dc.contributor.advisor | Özgün, Özlem | |
| dc.contributor.author | Ergüden, Muhsin Eren | |
| dc.date.accessioned | 2018-02-20T12:21:10Z | |
| dc.date.available | 2018-02-20T12:21:10Z | |
| dc.date.issued | 2018-02-07 | |
| dc.date.submitted | 2018-01-24 | |
| dc.identifier.citation | ELEKTROMANYETİK DALGA YAYILIMININ ÇİFT YÖNLÜ PARABOLİK DALGA MODELLEMESİ İÇİN BUHARLAŞMA OLUK ALGORİTMALARININ GELİŞTİRİLMESİ | tr_TR |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/4342 | |
| dc.description.abstract | An important factor that is common in the marine and ocean environments and creates some standard rule violation for electromagnetic wave propagation is the evaporation ducts. The purpose of this thesis is to develop algorithms that model evaporation ducts and to analyze different evaporation duct models by adding these algorithms to the PETOOL program developed in the MATLAB Graphical User Interface (GUI) environment. Evaporation duct models are mainly explained by the Surface Layer Theory. These models are studied under two main headings as evaporation duct models based on the Monin-Obukhov Similarity Theory (MOST) and evaporation duct models based on the Liu-Katsaros-Businger (LKB) Theory. Modified refractivity - altitude graphs and duct heights of different evaporation duct models under various atmospheric conditions are compared by using the developed evaporation duct algorithms. The effect of atmospheric pressure, atmospheric temperature, atmospheric temperature measurement height, sea surface temperature, air-sea surface temperature difference, relative humidity, relative humidity measurement height, initial potential temperature, average surface layer temperature, wind speed, wind velocity measurement height and specific humidity that are used as input parameters, to evaporation duct models are examined in detail. The developed evaporation duct algorithms are combined with the two-way Fourier split-step technique used to solve the two-dimensional parabolic wave equation in the PETOOL program for electromagnetic wave propagation analysis. In order to use the algorithms added to the PETOOL program effectively, additional interface features are added to the PETOOL program. The evaporation duct algorithms attached to the PETOOL program can be used for different purposes such as training, research, analysis and planning of defense systems. | tr_TR |
| dc.description.tableofcontents | İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET...........................................................................................................................................i
ABSTRACT..............................................................................................................................iii
TEŞEKKÜR................................................................................................................................v
İÇİNDEKİLER..........................................................................................................................vi
ŞEKİLLER.................................................................................................................................xi
SİMGELER VE KISALTMALAR......................................................................................xlviii
1. GİRİŞ......................................................................................................................................1
1.1. Tezin Amacı ve Tezde Ortaya Konulan Asıl Katkı.............................................................4
2. TROPOSFERDE ELEKTROMANYETİK DALGA YAYILIMIYLA İLGİLİ TEMEL KAVRAMLAR...........................................................................................................................5
2.1. Kırılma ve Snell Yasası........................................................................................................5
2.2. Troposferik Elektromanyetik Dalga Yayılımı.....................................................................6
2.3. Atmosferde Kırılma Tipleri.................................................................................................8
2.3.1. Standart (Normal) Kırılma................................................................................................8
2.3.2. Alt Kırılma........................................................................................................................8
2.3.3. Süper Kırılma....................................................................................................................9
2.3.4. Oluklanma.........................................................................................................................9
2.4. Oluk Çeşitleri.....................................................................................................................10
2.4.1. Yüzey Oluğu...................................................................................................................10
2.4.2. Yüzey Tabanlı Oluk........................................................................................................11
2.4.3. Yükseltilmiş Oluk...........................................................................................................11
2.4.4. Buharlaşma Oluğu...........................................................................................................12
2.5. Atmosferik Sınır Katmanı..................................................................................................14
2.5.1. Kararsız Durum...............................................................................................................14
2.5.2. Nötr Durum.....................................................................................................................14
2.5.3. Kararlı Durum.................................................................................................................14
3. OLUKLANMA DURUMUNDA KULLANILAN NÜMERİK YÖNTEMLER.................16
3.1. Parabolik Dalga Yöntemi...................................................................................................17
3.1.1. Parabolik Dalga Denklemi..............................................................................................17
3.1.2. Fourier Adımlama (Split-Step) Yöntemi........................................................................18
3.1.3. Çift Yönlü Fourier Adımlama Tekniğinin Özyinelemeli Olarak Uygulanması..............19
4. YÜZEY KATMAN TEORİSİ VE BUHARLAŞMA OLUK MODELLERİ.......................23
4.1. Atmosferik Yüzey Katmanı ve Yüzey Katman Teorisi.....................................................23
4.2. Monin-Obukhov Benzerlik Teorisi (MOST).....................................................................26
4.3. Liu-Katsaros-Businger (LKB) Teorisi...............................................................................27
4.4. Monin-Obukhov Benzerlik Teorisi'ne Dayanan Modeller.................................................29
4.4.1. Paulus-Jeske Modeli.......................................................................................................29
4.4.2. Musson-Genon-Gauthier-Bruth (MGB) Modeli.............................................................30
4.4.3. Businger-Dyer Modeli....................................................................................................33
4.4.4. Beljaars-Holtslag Modeli................................................................................................34
4.4.5. Cheng-Brutsaert Modeli..................................................................................................34
4.4.6. SHEBA Modeli (Grachev Fonksiyonları).......................................................................34
4.5. LKB Teorisine Dayanan Modeller.....................................................................................35
4.5.1. LKB (Liu-Katsaros-Businger) Modeli............................................................................35
4.5.2. Toga-Coare Modeli.........................................................................................................36
4.5.3. Babin-Young-Carton Modeli (BYC) Modeli..................................................................37
4.5.4. Naval Postgradute School (NPS) Modeli........................................................................39
4.5.5. Naval Warfare Assessment (NWA) Modeli...................................................................40
4.5.6. Naval Research Laboratory Modeli (NRL) Modeli........................................................41
4.5.7. Russian State Hydrometeorological University (RSHMU) Modeli...............................41
5. TEZDE İNCELENEN BUHARLAŞMA OLUK MODELLERİ VE BUHARLAŞMA OLUK MODELLERİNE ETKİ EDEN PARAMETRELER....................................................43
5.1. Farklı Buharlaşma Oluk Modelleri İçin Değiştirilmiş Kırıcılık - Yükseklik Grafikleri....45
5.1.1. Beljaars-Holtslag Modeli................................................................................................45
5.1.2. Businger-Dyer Modeli....................................................................................................61
5.1.3. BYC Modeli....................................................................................................................76
5.1.4. Cheng-Brutsaert Modeli..................................................................................................90
5.1.5. LKB Modeli..................................................................................................................105
5.1.6. NPS Modeli...................................................................................................................120
5.1.7. NRL Modeli..................................................................................................................135
5.1.8. NWA Modeli.................................................................................................................151
5.1.9. Paulus-Jeske Modeli.....................................................................................................166
5.1.10. RSHMU Modeli..........................................................................................................177
5.1.11. SHEBA Modeli...........................................................................................................191
5.1.12. Toga-Coare Modeli.....................................................................................................206
5.2. Farklı Buharlaşma Oluk Modelleri İçin Hava-Deniz Sıcaklık Farkı - Oluk Yüksekliği Grafikleri.................................................................................................................................221
5.2.1. Beljaars-Holtslag Modeli..............................................................................................221
5.2.2. Businger-Dyer Modeli..................................................................................................222
5.2.3. BYC Modeli..................................................................................................................223
5.2.4. Cheng-Brutsaert Modeli................................................................................................223
5.2.5. LKB Modeli..................................................................................................................224
5.2.6. NPS Modeli...................................................................................................................224
5.2.7. NRL Modeli..................................................................................................................225
5.2.8. NWA Modeli.................................................................................................................226
5.2.9. Paulus-Jeske Modeli.....................................................................................................226
5.2.10. RSHMU Modeli..........................................................................................................227
5.2.11. SHEBA Modeli...........................................................................................................227
5.2.12. Toga-Coare Modeli.....................................................................................................228
5.2.13. Tüm Buharlaşma Oluk Modelleri İçin Oluk Yükseklik Grafiği (Paulus-Jeske Hariç)......................................................................................................................................229
5.2.14. Tüm Buharlaşma Oluk Modelleri İçin Oluk Yükseklik Grafiği.................................229
5.3. Tüm Buharlaşma Oluk Modelleri İçin Değiştirilmiş Kırıcılık - Yükseklik Grafikleri....230
5.3.1. Atmosferik Basınç Etkisi..............................................................................................230
5.3.2. Atmosferik Sıcaklık Etkisi............................................................................................232
5.3.3. Atmosferik Sıcaklık Ölçüm Yüksekliği Etkisi..............................................................235
5.3.4. Bağıl Nem Etkisi...........................................................................................................237
5.3.5. Bağıl Nem Ölçüm Yüksekliği Etkisi............................................................................240
5.3.6. Deniz Yüzey Sıcaklığı Etkisi........................................................................................242
5.3.7. Ortalama Yüzey Katman Sıcaklığı Etkisi.....................................................................245
5.3.8. Rüzgar Hızı Etkisi.........................................................................................................246
5.3.9. Rüzgar Hızı Ölçüm Yüksekliği Etkisi..........................................................................248
5.3.10. Özgül Nem Etkisi........................................................................................................251
5.3.11. Hava-Deniz Sıcaklık Farkı Etkisi (Deniz Yüzey Sıcaklığı Sabit ve 0 ℃)..................252
5.4. Tüm Buharlaşma Oluk Modelleri İçin (Paulus-Jeske Hariç) Değiştirilmiş Kırıcılık - Yükseklik Grafikleri...............................................................................................................255
5.4.1. Atmosferik Basınç Etkisi..............................................................................................255
5.4.2. Atmosferik Sıcaklık Etkisi............................................................................................257
5.4.3. Atmosferik Sıcaklık Ölçüm Yüksekliği Etkisi..............................................................259
5.4.4. Bağıl Nem Etkisi...........................................................................................................262
5.4.5. Bağıl Nem Ölçüm Yüksekliği Etkisi............................................................................264
5.4.6. Deniz Yüzey Sıcaklığı Etkisi........................................................................................267
5.4.7. Ortalama Yüzey Katman Sıcaklığı Etkisi.....................................................................270
5.4.8. Rüzgar Hızı Etkisi.........................................................................................................271
5.4.9. Rüzgar Hızı Ölçüm Yüksekliği Etkisi..........................................................................273
5.4.10. Özgül Nem Etkisi........................................................................................................276
5.4.11. Hava-Deniz Sıcaklık Farkı Etkisi (Deniz Yüzey Sıcaklığı Sabit ve 0 ℃)..................277
5.5. Beljaars-Holtslag – Businger-Dyer – BYC – Cheng-Brutsaert – RSHMU – SHEBA İçin Değiştirilmiş Kırıcılık – Yükseklik Grafikleri.................................................................280
5.5.1. Atmosferik Basınç Etkisi..............................................................................................280
5.5.2. Atmosferik Sıcaklık Etkisi............................................................................................282
5.5.3. Atmosferik Sıcaklık Ölçüm Yüksekliği Etkisi..............................................................285
5.5.4. Bağıl Nem Etkisi...........................................................................................................287
5.5.5. Bağıl Nem Ölçüm Yüksekliği Etkisi............................................................................290
5.5.6. Deniz Yüzey Sıcaklığı Etkisi........................................................................................292
5.5.7. Ortalama Yüzey Katman Sıcaklığı Etkisi.....................................................................295
5.5.8. Rüzgar Hızı Etkisi.........................................................................................................296
5.5.9. Rüzgar Hızı Ölçüm Yüksekliği Etkisi..........................................................................298
5.5.10. Özgül Nem Etkisi........................................................................................................301
5.5.11. Hava-Deniz Sıcaklık Farkı Etkisi (Deniz Yüzey Sıcaklığı Sabit ve 0 ℃)..................302
5.6. LKB – NPS – NRL – NWA – Toga-Coare İçin Değiştirilmiş Kırıcılık – Yükseklik Grafikleri.................................................................................................................................305
5.6.1. Atmosferik Basınç Etkisi..............................................................................................305
5.6.2. Atmosferik Sıcaklık Etkisi............................................................................................307
5.6.3. Atmosferik Sıcaklık Ölçüm Yüksekliği Etkisi..............................................................309
5.6.4. Bağıl Nem Etkisi...........................................................................................................312
5.6.5. Bağıl Nem Ölçüm Yüksekliği Etkisi............................................................................314
5.6.6. Deniz Yüzey Sıcaklığı Etkisi........................................................................................317
5.6.7. Ortalama Yüzey Katman Sıcaklığı Etkisi.....................................................................319
5.6.8. Rüzgar Hızı Etkisi.........................................................................................................321
5.6.9. Rüzgar Hızı Ölçüm Yüksekliği Etkisi..........................................................................323
5.6.10. Özgül Nem Etkisi........................................................................................................325
5.6.11. Hava-Deniz Sıcaklık Farkı Etkisi (Deniz Yüzey Sıcaklığı Sabit ve 0 ℃)..................327
6. PETOOL.............................................................................................................................329
6.1. Tez Kapsamında PETOOL Yazılımına Eklenen Özellikler.............................................332
6.2. PETOOL Buharlaşma Oluk Modelleri Girdi Parametre Dosyaları.................................334
6.3. PETOOL'da Buharlaşma Oluk Modelleri Kullanılarak Oluşturulan Yayılım Çarpanı Grafikleri.................................................................................................................................335
6.3.1. Beljaars-Holtslag Modeli..............................................................................................336
6.3.2. Businger-Dyer Modeli..................................................................................................337
6.3.3. BYC Modeli..................................................................................................................338
6.3.4. Cheng-Brutsaert Modeli................................................................................................339
6.3.5. LKB Modeli..................................................................................................................340
6.3.6. NPS Modeli...................................................................................................................341
6.3.7. NRL Modeli..................................................................................................................342
6.3.8. NWA Modeli.................................................................................................................343
6.3.9. RSHMU Modeli............................................................................................................344
6.3.10. SHEBA Modeli...........................................................................................................345
6.3.11. Toga-Coare Modeli.....................................................................................................346
6.4. PETOOL’da Buharlaşma Oluk Modelleri Kullanılarak Oluşturulan Yayılım Çarpanı Grafikleri Üzerine Frekansın Etkisi........................................................................................347
6.4.1. Beljaars-Holtslag Modeli’nde Yayılım Çarpanı Grafikleri Üzerine Frekansın Etkisi.......................................................................................................................................347
6.4.2. Businger-Dyer Modeli’nde Yayılım Çarpanı Grafikleri Üzerine Frekansın Etkisi.......................................................................................................................................349
7. SONUÇLAR.......................................................................................................................352
KAYNAKLAR.......................................................................................................................354
ÖZGEÇMİŞ............................................................................................................................357 | tr_TR |
| dc.language.iso | tur | tr_TR |
| dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
| dc.subject | PETOOL, elektromanyetik yayılım, troposfer, parabolik dalga denklemi, çift-yönlü Fourier adımlama tekniği, oluklanma (ducting), atmosferik kırılma, MATLAB | tr_TR |
| dc.title | ELEKTROMANYETİK DALGA YAYILIMININ ÇİFT YÖNLÜ PARABOLİK DALGA MODELLEMESİ İÇİN BUHARLAŞMA OLUK ALGORİTMALARININ GELİŞTİRİLMESİ | tr_TR |
| dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
| dc.description.ozet | Deniz ve okyanus çevrelerinde sık rastlanan ve elektromanyetik dalga yayılımı için geçerli bazı standart kurallara aykırılık oluşturan önemli bir etmen buharlaşma oluklarıdır. Bu tezin amacı, buharlaşma oluklarını modelleyen algoritmaları geliştirmek ve bu algoritmaların MATLAB Grafiksel Kullanıcı Arayüzü (GUI) ortamında geliştirilen PETOOL programına eklenerek farklı buharlaşma oluk modellerini analiz edebilmektir. Buharlaşma oluk modelleri, temel olarak Yüzey Katman Teorisi'ne dayanarak açıklanmaktadır. Bu modeller Monin-Obukhov Benzerlik Teorisi (MOST)'ne dayanan buharlaşma oluk modelleri ve Liu-Katsaros-Businger (LKB) Teorisi'ne dayanan buharlaşma oluk modelleri olarak iki ana başlık altında incelenmektedir. Geliştirilen buharlaşma oluk algoritmaları kullanılarak çeşitli atmosfer koşullarında farklı buharlaşma oluk modellerine ait değiştirilmiş kırıcılık - yükseklik grafikleri ve oluk yükseklikleri elde edilerek karşılaştırılmaktadır. Buharlaşma oluk modellerinde girdi parametresi olarak kullanılan atmosferik basınç, atmosferik sıcaklık, atmosferik sıcaklık ölçüm yüksekliği, deniz yüzey sıcaklığı, hava-deniz yüzey sıcaklık farkı, bağıl nem, bağıl nem ölçüm yüksekliği, başlangıç potansiyel sıcaklığı, ortalama yüzey katman sıcaklığı, rüzgar hızı, rüzgar hızı ölçüm yüksekliği ve özgül nemin buharlaşma oluk modellerine etkisi ayrıntılı olarak incelenmektedir. Geliştirilen buharlaşma oluk algoritmaları, elektromanyetik dalga yayılım analizi yapmak için PETOOL programında temel olarak iki boyutlu parabolik dalga denklemini çözmede kullanılan çift-yönlü Fourier adımlama tekniği ile birleştirilerek kullanılmaktadır. PETOOL programına eklenen algoritmaların etkin olarak kullanılabilmesi için PETOOL programına arayüzsel ek özellikler kazandırılmaktadır. PETOOL programına eklenen buharlaşma oluk algoritmaları eğitim, araştırma, savunma sistemlerinin analizi ve planlaması gibi farklı amaçlar için kullanılabilecektir. | tr_TR |
| dc.contributor.department | Elektrik –Elektronik Mühendisliği | tr_TR |
