Theses supervised by Doç. Dr. Hüseyin Pehlivan
12 theses · Karadeniz Technical University, Sakarya University
Design and optimization of a general algorithm to calculate possible states of final tables of sport competitions
The final positions in a particular single round-robin tournament can play a crucial role in the distribution of the participants' revenue, which would significantly influence the incomes of the tournament participants. So it would be of utmost importance to predict the final position of a participant at the end of a tournament. Determination of the possible states of a single round-robin final tournament table can provide a convenient way to ascertain what table data would be adequate to reach the desired position of a participant. In this thesis, to generate the possible states of a final tournament table, backward and forward approaches were proposed. The backward approach starts by generating a state of a final tournament table and ends with trying to build a tournament graph based on it, while the forward approach starts by generation a tournament graph and ends with concluding its corresponding state of tournament final table, in which the state is taken into account as a valid one if the participants' points are in descending order and the state is not previously found. General constraints related to the participants' points and their standings are proposed in this thesis to optimize the search space of each approach. Each participant holds a position in the final tournament table with which it is possible to determine its highest and lowest numbers of points. Optimized search spaces for each of the forward and backward approaches are proposed based on the highest and lowest possible numbers of points of the participants. To enhance the execution time of each approach, the performance of the used machine is exploited by implementing multi-threading based parallelization of the proposed optimized approaches.
Modern devam izleme sistemi
For the betterment of e-education quality, monitoring the attendance of students is a very important part of the modern education system. Manual filling of traditional attendance sheets can raise many inconvenient issues. To avoid these issues, we come up with the idea of an attendance system that uses the fingerprints of the students to monitor their attendance. This study aims to make it easier and more accurate for both the teachers and the students to examine. There are two possible methods for an attendance management system. The first method is that the teacher calls all students' names, which takes a lot of lesson time. The other one is to give the attendance sheet to the students in the lecture class, asking them to write their names and place their signatures on it; in this method, some students can sign instead of other students who are not present in the course. Such methods can lead to the problem of inaccurate attendance records. the students can calculate their attendance by entering their student number and password on the website which created for that. Within the scope of the study, it is possible to prevent the inconveniences of the traditional attendance system in schools, universities, and offices. At the same time, it aims to prevent time-consuming tasks such as organizing the transaction using the polling system and recording it. With the proposed tool, it will be sufficient to monitor the attendance of students in schools and universities and there will be no waste of time in attendance calculation. This system can replace the traditional participation system when it is used in all schools in the future, in which case the arrangement of the attendance can be done very easily and quickly, and reports can be issued easily.
Sembolik hesaplama ile elektrik devrelerinin çözümlenmesi
Bu çalışmanın amacı, doğru akım ve kararlı durumdaki alternatif akım devrelerinin analizini gerçekleştirmektir. Doğru akım için gerilim kaynağı, akım kaynağı ve direnç elemanlarını içeren devreler çözümlenmektedir. Alternatif akımda ise sinüzoidal gerilim kaynağı, sinüzoidal akım kaynağı, kapasitör, indüktör ve direnç elemanlarını içeren devrelerin kararlı durumdaki çözümleri gerçekleştirilir. Ayrıca, hem doğru akım hem de alternatif akım için toprak bağlantısı içeren devrelerin de analizi gerçekleştirilebilir. Analiz işlemlerine ek olarak elektrik devresinin şematik gösterimi de yapılmaktadır. Bir elektrik devresine ait bilgilerin alınabilmesi amacıyla devre tanımlama dili geliştirilmiştir. Bir metin dosyası içinde dil kurallarına göre elektriksel devre tanımlaması yapılabilmektedir. Geliştirilen dilin, kullanımının kolay ve anlaşılır olması sağlanmıştır. Devrenin çözümlenmesi sürecinde, çözüm aşamaları da bir akış halinde listelenmektedir. Literatürde yoğun olarak kullanılan düğüm analiz tekniğinin aksine çözüm aşamasında graf analiz tekniği kullanılmıştır. Graf analiz tekniğinin, bazı durumlarda düğüm analiz tekniğine göre çeşitli avantajlara sahip olduğu görülmüştür.
Bina ısı yalıtım sistemlerinin incelenmesi ve optimizasyonu
Anahtar kelimeler: termal kamera, ısı yalıtım, ısı kaybı, sıcaklık, yalıtım malzemesi, yatırım maliyeti Türkiye'deki enerjinin %35'i binalarda tüketilmektedir. Binalarda tüketilen enerjinin %80'i ısıtma için kullanılmaktadır. Binalarda kullanılacak daha verimli ısıtma sistemleri ve binalara uygulanması gereken ısı yalıtımları ile çok büyük enerji tasarrufu yapılacaktır. Bu çalışmada, bir binanın TS 825 Isı Yalıtım Kuralları ile ilgili yönetmelik dikkate alındığında kullanılan ısı yalıtım malzemesinin kalınlıklarının enerji tasarrufu yönünden incelemesi amaçlanmıştır. Bunun için Bolu ilinde bulunan bir bina seçilmiş, binanın dış kabuğundaki yapı elemanları ele alınarak gerekli yıllık bina ısıtma enerjisi ihtiyacı, binanın enerji verimliliği, binanın özgül ısı kaybı hesapları yapılarak binadaki yapı elemanları kesit halinde verilerek ısıl geçirgenlik katsayıları belirlenmiştir. Binayı oluşturan pencere, beton ve duvar malzemeleri miktarı belirlenmiştir. Ayrıca o bölgede bulunan binaların ısı yalıtımlarının termal kamera ile görüntüleri incelenmiştir.
Sakarya iline ait arıtma çamuru ile tarımsal ikincil ürünlerin birlikte kurutulmasının araştırılması
Bu çalışmada; enerji ve çevre sorunlarından biri olan atıksu arıtma tesislerinden kaynaklanan arıtma çamurunun bertarafı yerine alternatif yakıt olarak kullanımı araştırılmıştır. Sakarya Büyükşehir Belediyesine ait atıksu arıtma tesisinden elde edilen arıtma çamuru kullanılmıştır. Arıtma çamurunun enerji değerinin arttırmak için farklı oranlarda tarımsal ikincil ürün olan fındıkkabuğu ilave edilerek homojen karışımlar hazırlanmıştır. Daha sonra hazırlanan numunelerin bünyesinde bulunan yüksek nem içeriklerinin düşürülmesi amacı ile açık havada güneşte, mikrodalga fırında ve etüv fırında kurutma işlemleri uygulanmıştır. Kurutma verimliliği ve alternatif enerji kaynağı olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki maksimum enerji fırında kurutmada harcanırken en az enerji tüketimi de mikrodalga fırında olmuş ve ayrıca en yüksek spesifik enerji tüketimi değeri fırın kurutma olmuştur. Arıtma çamurunu açık alanda kurutma süresi diğer yöntemlere göre çok uzundur. Fakat açık alanda kurutma maliyeti en düşük olandır. Arıtma çamuru karışımlarının kurutma işlemi sonucunda alt ısıl değeri ve üst ısıl değerleri 3,4–4,9 Mcal/kg arasında olduğu görülmektedir. Ülkemizde yaygın olan elektrik santrallerinde kullanılan linyit kömürün alt ısıl değeri ve üst ısıl değeri 1-4,2 Mcal/kg arasında değiştiği için arıtma çamurundan oluşan karışımların alternatif yakıt veya ek yakıt olarak değerlendirilebilir.
Uçtan emişli santrifüj pompada eksenel yükü etkileyen parametrelerin HAD yöntemi ile incelenmesi
Endüstriyel uygulamalarda santrifüj tip pompalar yaygın olarak kullanılmaktadır. Pompaların tasarım ve imalat süreçleri uzun ve maliyetlidir. Bu süreçleri kısaltmak ve ekonomik fayda sağlamak amacıyla bilgisayar destekli programlar kullanılarak öncül sonuçlar elde edilmektir. Ayrıca, bilgisayar ortamında tasarımı ve uygulama alanında incelemesi yapılan pompaların tasarlanıp üretime hazır hale getirilmesi Ar-Ge maliyetleri açısından da oldukça tasarrufludur. Ele alınan tip santrifüj pompanın çark tasarımı için ANSYS programında Blade Gen modülü kullanılmıştır. Bu çalışma kapsamında tek emişli, kapalı çarklı santrifüj bir pompa için eksenel yükü etkileyen parametreler Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemiyle incelenmiştir. Bu kapsamda, debi ile pompaların fiziksel özelliklerinden olan çark arkası boşluk, aşınma halkası ve dengeleme deliklerininin eksenel yükü ne kadar etkilediği araştırılmıştır. Aşınma halkası ve dengeleme deliklerinin eksenel yük üzerinde etkin sonuçlar doğurduğu, çark arkası boşluğunun ise büyük ölçüde etkilemediği sonucuna varılmıştır. Debi değişimi ile eksenel yük üzerinde değişiklik gözlemlenirken, pompanın çalışma noktası değişmiştir. Başlangıç değerinde ön görülen debi değeri, eksenel yükü azaltmak için çarkta ve salyangozda uygulanan tasarımsal değişiklikler sonucunda başka bir debi değerinde daha yüksek verimde performans sağlamıştır. Pompanın çalışma noktası bu debi değerinde kabul edilerek eksenel yükü etkileyen diğer parametrelerin çözümlemelerine devam edilmiştir. Sonuç olarak eksenel yükü azaltmaya yönelik yapılan bu çalışmada; debi, basma yüksekliği, devir sayısı ve çark çapına ait bir pompa tasarımı önerilmiştir.
Sonlu fark yaklaşımlarıyla sayısal türev ifadelerinin üretilmesi, değerlendirilmesi ve dokümantasyonu
Sonlu fark denklemleri, analitik çözümlerin uygulanamadığı çeşitli bilimsel ve mühendislik problemleri için yaygın olarak kullanılan matematiksel araçlardır. Mühendislik disiplinlerindeki etkili uygulama alanlarından biri sayısal türev hesaplamalarıdır. Bu tez çalışmasında, sonlu fark yaklaşımları kullanılarak sayısal türev ifadelerinin türetimi, belirli bir noktalar kümesi için değerlendirmesi ve işlem adımlarının dokümantasyonunu gerçekleştiren bir yazılım uygulaması geliştirilmiştir. Uygulama bileşenleri Java programlama çevrelerine entegre edilerek sayısal türev hesaplamalarına destek verilebilmektedir. Türev verileri formal yapıda bir dosya içerisinden okunabileceği gibi başka bir uygulama çevresinden de gönderilebilmektedir. Bu veriler bir LL(k) ayrıştırıcısı ile analiz edildikten sonra Taylor serisi açılımları için soyut sözdizim ağacı denilen bir veri yapısı oluşturulmuştur. Her bir noktanın yönüne uygun olarak seçilen sonlu fark yaklaşımının türüne göre sözdizim ağacının farklı bir düzenlemesi yapılmıştır. Ağaç düzenlemeleri ile ortaya çıkan sonsuz çözümlü doğrusal denklem sistemine Gauss eliminasyon yöntemi uygulanarak çözümlerden biri elde edilmiştir. Türevin mertebesine göre belirlenen ifadelerin türetim adımları bir PDF dokümanına, değerlendirme sonucu ise diğer uygulamalara aktarılabilmektedir.
Simgesel yaklaşımlarla logaritma ifadelerinin üretimi ve değerlendirilmesi
Bu çalışmada simgesel yaklaşımlar yardımıyla logaritma fonksiyonlarına dayalı olarak matematiksel ifadelerin üretimini, değerlendirmesini ve dokümantasyonunu yapabilen bir yazılım uygulamasının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Logaritmik ifadeler için EBNF benzeri notasyonda bir LL(k) grameri tasarlanıp, ifade ayrıştırıcısının kaynak kodu, JavaCC formatında yapılacak tanımlamalar sonucu Java programlama dilinde üretilmiştir. Ayrıştırıcı metotları ile bir yandan logaritmik ifade bileşenlerinin sözdizim analizi gerçekleştirilirken, diğer yandan ilgili ifadenin taşıdığı anlama uygun olarak hiyerarşik yapıda bir soyut sözdizim ağacı oluşturulmuştur. Logaritma ifadeleri değişkensiz (tamsayılara dayalı) ve tek değişkenli (x simgesine dayalı) olmak üzere iki farklı biçimde üretilmiştir. Belirli bir soru kalıbına veya şablonuna göre oluşturulan logaritma problemlerinin çözümleri işlem adımları ile birlikte hem bir terminal üzerinde gösterilebilmekte hem de bir PDF dokümanına aktarılabilmektedir. PDF dosyalarının üretimi, logaritmik ifadelere ait sözdizim ağaçları üzerinden LaTex doküman formatlama diline yapılan metinsel dönüşümlerle gerçekleştirilmiştir.
Pade yaklaşımının simgesel matematik yöntemleriyle uygulanması
Bu çalışmada, Pade yaklaşımı simgesel matematik yöntemleriyle birlikte kullanılarak rasyonel polinom ifadelerinin belirlenmesi ve hesaplama adımlarının bir PDF dokümanına aktarımını yapabilen bir yazılım uygulamasının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Polinom ifadelerini temsil edebilmek için EBNF benzeri notasyonuna sahip bir gramer tasarlanmıştır. JavaCC ile tanımlanan ayrıştırıcılar yardımıyla polinom ifadelerinin taşıdıkları anlamlara göre soyut sözdizim ağaçları oluşturulmuştur. Değerlendirme aşamasında ise farklı işlem türlerini tekil bir sınıf altında toplama olanağı sağlayan Ziyaretçi tasarım deseninden yararlanılmıştır. Belirli bir matematiksel fonksiyonu temsil edecek rasyonel polinomları belirlemek için gerçekleştirilen hesaplamalar, işlem adımlarını içerecek biçimde hem bir terminal üzerinde gösterilebilmekte hem de bir PDF dokümanına aktarılabilmektedir. PDF dosyalarının üretimi, polinom ifadelerine ait sözdizim ağaçları üzerinden LaTex doküman formatlama dilinde yapılacak metinsel dönüşümlerle gerçekleştirilmiştir.
Sayısal hesaplamalara yönelik bir programlama dilinin tasarımı ve gerçeklemesi
Sayısal çözümleme, birçok bilimsel ve mühendislik disiplininde kritik öneme sahip problemlerin çözümünde kullanılan temel bir araçtır. Matematik, mühendislik ve fen bilimleri gibi disiplinlerde karşılaşılan sorunların çoğu, matematiksel modellerle temsil edilerek sayısal çözümleme yöntemleri yardımıyla çözülmektedir. Bununla birlikte, sayısal yöntemlerin gerektirdiği matematiksel işlemler, modern dillerde uygulandığında karmaşık ve okunabilirliği zayıf büyük kod parçalarına yol açmaktadır. Özel amaçlı diller ise bu işlemleri kütüphane işlevleri aracılığıyla ele alarak diğer programlama ortamlarıyla zayıf entegrasyon, daha az programlama esnekliği ve pratiği sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, bazı temel yapılar ve işlevler sağlanarak sayısal çözümleme yöntemlerinin programlanmasını kolaylaştıran bir programlama dilinin (MxPL) tasarımı ve geliştirilmesi amaçlanmıştır. MxPL dili sayısal çözümleme yöntemlerinin uygulanması için kullanıcı dostu, açık kaynak kodlu ve matematiksel notasyonlara benzer bir sözdizimine destek vermektedir. Çalışmada, matematiğin ve doğrusal cebirin olağan gösterimleriyle uyumlu bir dilbilgisi sunulmuş, ardından kaynak veri ayrıştırıcısı, doğrulayıcısı ve yorumlayıcısı geliştirilmiştir. Bazı program örnekleri üzerinde karmaşık sayısal çözümleme yöntemlerinin kodlanmasındaki performansı gösterilmiştir. Modern programlama dilleri ile temel dil özelliklerine dayalı bir karşılaştırmalı analiz yapılmıştır.
Polinomlara dayalı yaklaşımlarla sayısal entegrasyon ifadelerininüretilmesi, değerlendirilmesi ve dokümantasyonu
Sayısal entegrasyon, çeşitli bilimsel disiplinlerde karşılaşılan birçok problemin içerdiği matematiksel hesaplamaların önemli bir bileşenidir. Polinom yaklaşımı gibi değişik yöntemler yardımıyla farklı doğruluk düzeylerine sahip entegrasyon ifadeleri türetilebilmektedir. Bu çalışmada polinomlara dayalı yöntemler kullanılarak sayısal entegrasyon ifadelerinin üretilmesi, değerlendirilmesi ve dokümantasyonunun yapılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında geliştirilen yazılım uygulaması, polinom derecesi ve noktalar kümesi gibi bilgilerden oluşan bir girdi dosyası kullanmaktadır. Bu bilgiler, JavaCC aracı ile dosya sözdizimine uygun olarak oluşturulan bir LL(1) ayrıştırıcısı tarafından soyut sözdizim ağacı denilen bir veri yapısına dönüştürülmektedir. Bir Visitor tasarım deseni kullanılarak ağaç yapısı üzerinden gerçekleştirilen matematiksel hesaplamalar yardımıyla sayısal entegrasyon ifadeleri üretilmektedir. Hesaplama süreci polinom ifadelerinin açılımı, lineer denklem sistemine dönüşüm, Gauss eliminasyon yönteminin uygulanması, ifadelerin düzenlenmesi ve değerlendirilmesi, işlem adımlarının PDF dokümanına aktarılması gibi aşamalardan oluşmaktadır. Uygulama bileşenlerinin Java çevrelerine entegre edilebilmesi ile entegrasyon hesaplamalarının programlama süreçlerine destek verilmektedir. Ayrıca, ifade üretim adımlarının dokümantasyonu ile entegrasyon yöntemlerinin öğrenimine önemli bir katkı sağlanacağı, değerlendirilmektedir.
Sembolik yaklaşımlarla matematiksel ifadelerin sadeleştirilmesi
Sadeleştirme, matematiksel ifadeleri daha basit biçimlere dönüştürerek anlaşılırlığını ve işlenmesini kolaylaştıran temel yöntemlerden biridir. Bu çalışmada, trigonometrik ifadeleri daha sade biçimlere indirgeyen bir sadeleştirme sistemi (TrigonSimfier) geliştirilmiştir. Sinüs, kosinüs, tanjant, kotanjant, sekant ve kosekant gibi trigonometrik fonksiyonları içeren karmaşık ifadeler, JavaCC tarafından oluşturulan bir LL(k) ayrıştırıcısı ile soyut sözdizim ağacına dönüştürülür. Ağacın hiyerarşik yapısı, biçimsel gramerler ve Ziyaretçi tasarım deseni ile geliştirilen algoritmalar kullanılarak, ifadelerin yapısal olarak kolayca temsil edilmesini ve etkili bir şekilde sadeleştirilebilmesini sağlamaktadır. TrigonSimfier, eğitim araçlarından otomatik akıl yürütme sistemlerine kadar geniş bir uygulama alanı kapsamında simgesel hesaplama süreçlerine önemli katkılar sunmaktadır. Bu yeni yaklaşım, trigonometrik ifadelerin sadeleştirilmesi konusuna farklı bir perspektif kazandırarak gelecekteki çalışmalar için de bir temel oluşturabilecektir.