262
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Yeni tip kompozit esaslı al/p-si/nio:tio2/al fotodiyotların elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, saf NiO, saf TiO2 ve farklı oranlarda NiO–TiO2 kompozitlerinden sol–jel yöntemiyle hazırlanmış ince film fotodiyotların optoelektronik karakterizasyonu sunulmuştur. Al/p-Si/Al altlıklara üretilen cihazların karanlık ve kontrollü aydınlatma koşullarında akım–gerilim (I–V) özellikleri ölçülmüş, fototepki (Iph) ve fotoakım duyarlılığı (responsivity-PR) gibi temel performans kriterleri ile ışık algılama kapasiteleri incelenmiştir. Ters öngerilim altında tüm fotodiyot yapıları aydınlatıldığında belirgin fototaşıyıcı üretimi göstermiştir. Özellikle 1:1 TiO2:NiO kompozitli cihaz, 100 mWcm−2 ışık yoğunluğunda yaklaşık 3500A fototepki üretmiştir. Saf NiO fotodiyot ise düşük ışık seviyelerinde dahi 2.5×10−2 AW−1 duyarlılık sunarak üstün algılama yeteneği sergilemiştir. Buna karşın, saf TiO2 ve TiO2 bakımından zengin (3:1) kompozit yapılar nispeten zayıf fotovoltaik yanıtlar vermiştir. Elde edilen bulgular, malzeme bileşiminin, heteroeklem kalitesinin ve film morfolojisinin fotodiyot performansındaki belirleyici rolünü vurgulamaktadır. Özellikle 1:1 TiO2:NiO kompoziti, etkili taşıyıcı ayrışımı ile güçlü fotoindüklü akım üretimini dengeli bir biçimde bir araya getirmiştir. Sonuç olarak, sol–jel temelli NiO/TiO2 fotodiyotlar; düşük maliyetli, ölçeklenebilir ve gelecek nesil optoelektronik algılama sistemlerine entegre edilebilecek ümit vaat eden adaylar olarak değerlendirilmektedir.
Ön salıncak kolu yapısal optimizasyonu
Ön salıncak kolu, yere paralel olacak şekilde; amortisör, komuta parmağı ve motor beşiğine bağlanarak, lastik ve jant birleşiğini yanal olarak sabitlemek için kullanılır. Otomotiv endüstrisinde, kaliteyi koruyarak araç maliyetini ve ağırlığını azaltmak temel hedefler arasında yer almaktadır. Bu amaçla, bu çalışmada, ön salıncak kolu üzerinde yapısal optimizasyon çalışmaları yapılarak, farklı teknik özelliklerde ön salıncak kolları tasarlanarak, nümerik analizleri gerçekleştirilecektir. Tezin amacı, topoloji optimizasyon metodunu kullanarak, ele alınan ön salıncak kolunun geometrisinde değişiklikler yaparak, malzeme miktarını minimuma düşürerek, parça dayanımını koruyacak şekilde, ağırlığı ve maliyeti azaltılmış yeni bir ön salıncak kolu modeli oluşturmaktır. Günümüz analiz programları, optimizasyon yöntemlerini kullanmamıza izin vererek, fiziki testler öncesinde, farklı tasarımdaki parçaların, dayanımsal davranışları hakkında bize fikir verir ve bize optimizasyon fırsatları sağlar. Bu tezde, katı modelleme, sonlu elemanlar yöntemi, optimizasyon metotları kullanılacaktır. Katı modelleme için Catia, optimizasyon çalışmaları için Hypermesh kullanılacaktır. Amaç yer değiştirme, gerilme gibi kısıtları sağlayarak en uygun tasarımı bulabilmektir. Anahtar Kelimeler: Hyperworks, Optimizasyon, Şekil Optimizasyonu, Topoloji Optimizasyonu, Salıncak Kolu, Yorulma Analizi
Taşıt debriyaj elemanlarının optimizasyonu için yapay zeka algoritması tabanlı bir sistemin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında taşıt debriyaj elemanlarının dinamik davranışı ve fonksiyonelliği göz önünde bulundurularak taşıt diyaframı ve damperinin tasarım optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Algoritmalarda keşif ve elde edilen bilginin kullanılması arasındaki dengenin ayarlanamaması ve uygun parametre ayarlarının gerçekleştirilememesi yerel optimuma takılma ve erken yakınsama problemine neden olabilir. Bu yüzden algoritmalar içerisindeki seçim mekanizması ve algoritma parametrelerinin ayarlanması önemlidir. Algoritma içerisinde çeşitlilik, bütünü arama ve yerel arama mekanizmalarının bilgiyi kullanma mekanizması ile yüksek performansta çalışması gerekmektedir. Bu amaçla kır kurtlarının sürü içerisindeki sosyal durumları ve çevreye uyum davranışlarından ilham alan Kır Kurdu Optimizasyon (COA) algoritması tabanlı yeni bir algoritma taşıt debriyaj elemanları için geliştirilmiştir. Bu çalışmada kır kurdu optimizasyon algoritmasının çeşitlilik ve arama mekanizmasının iyileştirilmesiyle geliştirilmiş bir algoritma elde edilmiştir. Ortaya çıkan geliştirilmiş algoritmanın kısıtlı ve kısıtsız mühendislik problemleri ile test edilip taşıt debriyaj elemanlarına uygulanarak gerçekliği kanıtlanmıştır. Önerilen algoritmanın test sonuçları, yeni algoritmanın etkinliğini ölçmek için literatürdeki diğer algoritmalara karşı kontrol edilmiştir. Deneysel sonuçlar, yeni algoritmanın kısıtlı ve kısıtsız test fonksiyonları üzerinde önemli ölçüde daha iyi verimliliğe sahip olduğunu göstermektedir. Bu eniyileme çalışması ile taşıt debriyaj elemanları diyafram yayının başlangıçtaki modeline göre belirtilen asgari ayrılma yüküne göre daha dinamik koşullarda daha iyi performans gösteren yeni bir diyafram modeli ortaya konulmuştur. İkinci eniyileme çalışmasında taşıt debriyaj damper elemanının başlangıçtaki modeline göre daha iyi sönümleme karakteristiğine sahip damper modeli elde edilmiştir. Böylece geliştirilen kır kurdu algoritması literatürde ilk olup taşıt debriyaj elemanlarının eniyilenmesinde kullanılmıştır.
Elektrikli araçlarda batarya termal yönetim sistemlerinin optimum tasarım
Batarya termal yönetim sistemlerinde sıvı ile soğutma yöntemi etkili bir yöntemdir. Bu çalışmada dört hücreden ve on iki hücreden oluşan iki farklı batarya modülü için içerisinde farklı tip kanal yapısı olan soğutma plakalarının optimum tasarımı üzerine çalışmalar yapılmıştır. Dört hücreden oluşan batarya modülü için içerisinde serpantin kanal olan soğutma plakası tasarlanmış ve serpantin kanalı oluşturan paralel kanal sayısının ve soğutucu akışkan kütlesel debisinin soğutma performansına ve basınç düşümüne etkileri incelenmiştir. Kanal yüksekliği, kanal genişliği ve kütlesel debi tasarım değişkeni olarak belirlenerek LHS yöntemiyle tasarım noktaları oluşturulmuş ve CFD analizleri yapılmıştır. Belirlenen tasarım noktaları arasından en iyi tasarımları belirleyebilmek için GRA yöntemi kullanılmıştır. Önerilen LHS – GRA yöntemiyle ortalama ısı taşınım katsayısından %11.3 ödün vererek basınç düşümü ve kütlesel debide baz tasarıma göre sırasıyla %40.3 ve %4.5 oranında iyileşme sağlanmıştır. On iki hücreli batarya modülü için içerisinden birbirine paralel üç kanal geçen soğutma plakaları tasarlanmıştır. Batarya modülündeki hücreler arasındaki en yüksek sıcaklık farkını ve basınç düşümünü azaltmak adına optimizasyon çalışması yapılmıştır. Kanal yüksekliği, kanal genişliği ve çıkıştaki kanal yüksekliğinin girişteki kanal yüksekliğine oranı tasarım değişkenleri olarak belirlenmiş ve LHS yöntemiyle belirlenen tasarım noktalarında CFD analizleri yapılmıştır. Bu analiz sonuçları kullanılarak RTF yöntemi ile düşük bağıl hataya sahip ve sağlam bir vekil model oluşturulmuştur. Vekil model kullanılarak her bir tasarım değişkeninin soğutma performansına ve basınç düşümüne etkileri ayrı ayrı incelenmiştir. NSGAII, NSGAIII, MOPSO ve CMOPSO yöntemleri ile optimizasyon çalışmaları yapılmış ve bu yöntemlerin performansları karşılaştırılmıştır. CMOPSO yöntemi ile sıcaklık farkında ve basınç düşümünde sırasıyla %30.3 ve %5.3 iyileştirme sağlanmıştır.
Yönlendirilmiş enerji girdili metal katmanlı imalat yöntemi için topoloji optimizasyonu
Yönlendirilmiş enerji girdili metal yığma yöntemi (DED), serbest biçimli geometrilerin üretiminde, onarım uygulamalarında, kaplama ve yüzey modifikasyonunda ve fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemelerin imalatında kullanılan bir katmanlı üretim sürecidir. Malzemeleri eriterek kaynaştırmak için odaklanmış termal enerjinin kullanıldığı bir süreçtir. Termal etkiler, DED işlemi sırasında parçalarda bozulmalara ve kusurlara neden olabilir, bu nedenle ürünlerin imalatı sırasında değerlendirilmeli ve dikkate alınmalıdır. Eritme havuzu kontrolü ve DED dolgu geometrileri de doğru tanımlanmalıdır. Bu çalışmada, geometrik desenleri tahmin etmek ve hibrit bir üretim teknolojisi olarak lokal takviyeli bir ürün oluşturmak için DED süreç parametreleri dikkate alınarak bir Yapay Sinir Ağı modeli uygulanmıştır. Döküm, ekstrüzyon ve toz yatak füzyonu gibi üretim yöntemleri için topoloji optimizasyonu üzerine birçok çalışma mevcut olmasına rağmen; DED süreci için tasarım geometrik modellerini tahmin etmede topoloji optimizasyonu yaygın olarak dikkate alınmamaktadır. Bu çalışmada, hibrit parçanın enerji, toplam kütle ve maksimum kuvvet sonuçlarını optimize eden lokal güçlendirmelerin uygun boyutları, topoloji tabanlı geometrik desenleri ve ısı kaynağı gücünü tahmin etmek için yanıt yüzey metodu (YYM) ve genetik algoritma destekli yapay sinir ağları (YSA-GA) yaklaşımları uygulanmıştır. Tek bir DED dolgu biriktirmesi, sayısal ısı kaynağı modelinin doğrulanması açısından simüle edilmiş ve DED dolgularından alınan kesitler analiz edilmiştir. DED cihazı kullanılarak bir atkı elemanını oluşturacak bir yapı üretilmiş ve bu atkı yapısı, test cihazında üç nokta bükme fiziksel koşulları altında doğrulanmıştır. Lokal olarak güçlendirilmiş atkı kirişin düz modele göre çok daha fazla enerji emilimine ve maksimum kuvvet değerlerine sahip olduğu gözlenmiştir. Sonuçlar, önerilen YSA-GA modelinin, hibrit üretim teknolojileri kullanılarak lokal güçlendirilmiş bir ürün oluşturmak adına topoloji tabanlı geometrik desenler ve süreç parametreleri oluşturmada kullanılabilecek umut verici bir yaklaşım olduğunu göstermiştir.
Sıcak şekillendirme prosesine hibrit soğutma tekniğinin adaptasyonu ve parça karakteristiklerinin optimizasyonu
Sıcak Şekillendirme prosesinin sonuna ilave püskürtme soğutma ünitesi adaptasyonu ile hibrit soğutma yaparak mevcut geleneksel proseste çevrim zamanını kısaltılması ve parça karakteristiklerinin optimizasyonu incelenmiştir.
Elektrikli araç batarya taşıyıcılarında kullanılan farklı kaynak türlerinin karşılaştırılması
Son yıllarda taşıt kaynaklı emisyon değerlerinin azaltılmasına yönelik uygulamalar elektrikli araçlara yönelimi arttırmış, bu da mevcut ağırlık azaltma çalışmalarını daha da hızlandırmıştır. Bu durum özellikle elektrikli araç batarya taşıyıcılarında alüminyum alaşımlarının kullanımını getirmiştir. Çözülmesi gereken problemlerin başında alüminyumun en uygun bir biçimde kaynak edilebilmesi gelmektedir. Elektrikli araçlardaki batarya taşıyıcı kutusunun kaynaklama türleri arasında geleneksel yöntemlerin yanı sıra sürtünme karıştırma kaynağı da son yıllarda öne çıkmıştır. Bu araştırmada ark kaynak ile sürtünme karıştırma kaynağının (SKK) karşılaştırılması, SKK kaynağında kullanılan takımın ilerleme hızlarının kaynağa etkisi ve levhaların kalınlığının SKK kaynağındaki parametrelere etkisi incelenmiştir. Ekstrüzyon ile üretilen levhaların mikro sertlik değerlerinin değişimi, mekanik özellikleri, penetrasyon incelenmesi ve porozite durumlarına bakılmıştır. Bu incelemeler doğrultusunda SKK karıştırma kaynağının ark kaynağa göre mekanik özelliklerinin yani çekme gerilmesi, uzama ve mikro sertlik değerlerinin daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Takım ilerleme hızının ise belirli bir sınır ile mekanik özelliklerine pozitif yönde etki ettiği gözlemlenmiştir. Et kalınlığının SKK yöntemine etkisi ise bindirme kuvvetinin artmasına ve kullanılacak takımın geometrisinin önemini göstermiştir.
Alüminyum 6061-T6 alaşımının sürtünme karıştırma nokta kaynağı ile farklı parametrelerde birleştirilmesi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Günümüzde ekonomik araçlar kullanmak insanların tercih ettiği bir durum olmuştur. Üretici firmalarda yakıt ekonomisi sağlayabilecek malzemelere ve üretim metotlarına yönelmektedir. Bu doğrultuda Alüminyum gibi hafif ama mukavim malzemeler sıkça kullanılır olmuştur. Aynı sebepler ile sürtünme karıştırma kaynağı da gün geçtikçe daha çok ürünün birleştirilmesinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada Al6061 malzemesinin farklı parametreler kullanılarak hazırlanmış numuneleri üzerine araştırma yapılmıştır. Hazırlanan bu malzemelerin çekme ve yüzey sertliği testleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Takım ilerleme hızının kaynak kalitesine olan etkisi tartışılmıştır.
Elektro eğrilmiş piezo polimer nano kompozit enerji üretecinin piezoelektrik enerji hasat performansının araştırılması
Piezoelektrik enerji hasadı uygulamaları çevremizde bulunan âtıl enerjilerin verimli enerjiye dönüştürülmesinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Mikro/nano elektronik yapıların harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan çalıştırılması günümüzün en önemli çalışma alanlarıdır birisidir. Doktora tezi kapsamında PVDF (poliviniliden florür) piezo polimer ve PVDF/BaTiO3 (Baryum titanat) piezo polimer nano kompozit nano enerji üreteçleri geliştirilmiş ve titreşimden piezo elektrik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. Yüksek genlikli mekanik titreşimden piezo elektrik enerji hasadı uygulamasında elektro eğrilmiş PVDF/BaTiO3 nano üreteçler için optimum çözücü tipi, çözelti konsantrasyonu ve piezo seramik dolgu konsantrasyonu parametreleri belirlenmiştir. Bunun için üç farklı polimer konsantrasyonu (%10, %15, %20), dört farklı çözücü oranı (Aseton/DMF, 0:10, 2:8, 4:6, 6:4) ve üç farklı piezo nano partikül oranı (%5, %10, %15) kullanılmıştır. Elektro eğirme işlemi ile üretilen ince film nano fiber yapıların morfolojik ve kristal yapı incelemeleri SEM (taramalı elektron mikroskobu) ve FTIR (Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi) testleri ile yapılmıştır. Piezoelektrik enerji üreteçleri ankastre kiriş sistemine bağlanmış ve titreşimden piezoelektrik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. En yüksek piezoelektrik güç yoğunluğu çıktısı, (PVDF/BaTiO3, %5 BaTiO3, %15 PVDF, Aseton/DMF (6:4)) özelliklerine sahip nano üreteç ile 3,3 MΩ yük direnci altında 0,0143 µW/cm2 olarak elde edilmiştir
Sonlu elemanlar yöntemi ile boru bükme analizleri ve geri yaylanma miktarı öngörüsü
Bu çalışmada, otomotiv sektöründe kullanılan boru profillerin boru bükme makinelerinde döner çekme yöntemi ile farklı çap ve et kalınlıklarında çelik malzemelerden boruların bükümü esnasında büküm parametlerinin geri esnemeye etkileri incelenmektedir. Boru bükme prosesi, uzay-havacılık ve otomotiv sektörlerinde oldukça kompleks şase kısımlarının tek parçada üretilebilmesini sağlayarak komponentin ağırlığını ve üretim maliyetini düşürmesi nedeniyle tercih edilmektedir. Boru bükme prosesinde Döner-Çekme (Rotary Draw), Makaralı-İtme (Push Rolling), Sıkıştırmayla (Compression) ve Pres Kütüğü (Ram) ile boru bükme yöntemleri kullanılır. Bükülen boruların kullanıldığı bu gibi yerlerde hassas büküm açısı ve uygun kesit alanı önem arz etmektedir. Boru bükme proseslerinde en sık karşılaşılan problem kesit alanı bozulmasıdır. Büküm açısını etkileyen bir diğer önemli faktör de geri esneme miktarıdır. Makaralı itme ile bükümde kalıp çapından çok daha büyük radyüslü büküm işlemleri yapıldığı için geri esneme bükülen borunun malzemesi ve kesitine bağlı olarak daha yüksek ölçeklerde görülebilmektedir. Açık ve kapalı kesit alanına sahip profillerin geri yaylanma davranışları kesit alanlarının şekline, kesit alanı ölçülerine, bükme yarıçapına ve bükme açısına göre değişkenlikler gösterir. Bu çalışmada ayrıca boru kesit alanındaki bozukluklar incelenmektedir. Çünkü bükülen borunun iç yüzeyinde (borunun kalıba değdiği yüzey) kalınlaşma görülürken, borunun dış yüzeyinde ise incelmelere rastlanmaktadır. Son olarak, boru bükmede karşılaşılan problemlerin oluşmaması için neler yapılması gerektiği açıklanmaktadır.
Termoplastik kompozit kirişlerin titreşim sönümleme davranışları
Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitler otomotiv başta olmak üzere her tür araç üreticisinin ilgisini çekmektedir. Konvansiyonel kompozitlerdeki gibi yüksek özgül mukavemet ve yüksek özgül rijitlik göstermelerinin yanı sıra, termoplastik matris malzemesinin viskoelastik ve viskoplastik özelliklerinin bir sonucu olarak titreşim sönümleme açısından davranışlarını tespit etmek önemlidir. Yüksek lisans tez çalışması kapsamında termoplastik kompozit yapıların titreşim sönümleme davranışları deneysel ve Sonlu Elemanlar Analiz yöntemi ile incelenmiştir. Titreşim sönümleme davranışlarının incelenmesi için bir çelik kiriş numune ve hacimce %45 sürekli cam elyaf takviyeli polipropilen kompozit malzemeden üretilen bir kiriş numune kullanılmıştır. Bir ucu ankastre mesnetli diğer ucu serbest kiriş numunelere darbe çekici yöntemi ile modal testler gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler sonucunda kirişlerin ilk 3 doğal frekans modu incelenmiştir. Sonlu elemanlar analiz yöntemi ile elde edilen veriler test verileri ile karşılaştırılmıştır. Darbe çekici yöntemi ile modal analiz testlerinden elde edilen veriler üzerinden çelik ve kompozit kiriş numunelerin dinamik sönüm oranları hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda çelik kirişin dinamik sönüm oranı 0,012 olarak, kompozit kirişin dinamik sönüm oranı ise 0,02068 olarak bulunmuştur.
Elektrik – ark ergitme yöntemiyle 3B metal yazıcı geliştirilmesi ve eklemeli üretim baskı parametrelerinin incelenmesi
Plastik bazlı PLA, ABS, TPU, PET gibi malzemelerin 3B yazıcılarda kullanımıyla birlikte hızlı prototipleme çalışmaları kolaylaştı. Günümüzde plastik bazlı üretim yapan FDM (Eriyik Yığma Modelleme – Fused Deposition Modeling) Tipi 3B yazıcılar yaygınlaştı. Çalışma konumuzun temeli FDM Tipi bir 3B yazıcının katmanlı üretim metodunu temel alarak eriyen plastik hammadde yerine metal eriterek 3 boyutlu katmanlı bir imalat gerçekleştirmek. Metal eritmek için ihtiyaç duyulan yüksek sıcaklık girdisini sanayide kullanılan otomatik tel sürme mekanizmalı MIG kaynağı (Metal İnert Gaz – Metal Inert Gas) ve MAG kaynağı (Metal Aktif Gaz – Metal Active Gas) kaynak makinelerini projemiz için tasarladığımız Kartezyen tipi bir 3B yazıcı şasesi ile birleştirdik. Otomatik tel sürme mekanizması tasarladığımız 3B yazıcı kontrol kartıyla birleştirildi. Kullandığımız kaynak makinesinin ayarları metal 3d baskılar için optimum (düzenli ve sıçrantı yapmayan, nüfuziyet derecesi düşük, sıralı imalatta yüksek ısı çıktısı olmayacak bir ayar) kaynak dikişi ve yüksekliği sağlayan voltaj ve tel sürme hızı seçildi. Yapılan ön çalışmada belirlenen kaynak makinesinin optimum çalışma değerleri için dilimleyici program içerisinde değişiklikler (ilk katman hızı, extrüder motoru tetikleme süresi, z ekseni katman yüksekliği, kaynak makinesi torcundan erimiş metalin kalınlığına göre x ve y ekseninde atılacak diğer katman ile aradaki mesafeler, katmanlı imalatta kaynak makinesi torcunun izleyeceği yol) yapıldı. Bu değişiklikler sonucu ilk üretim çalışmaları yapıldı.
Üç boyutlu yazıcı ile üretilen farklı iç geometrilere sahip PLA
Bu çalışmada üç boyutlu bir yazıcı ile üretilen farklı kesitlere sahip PLA malzeme esaslı plakaların serbest titreşim frekanslarının deneysel testler ile analizi ve karşılaştırılması incelenmiştir. Üç boyutlu yazıcı ile üretilen 190x190 mm PLA numunelerinin her biri farklı kesitlere sahiptir. Bu kesitler üçgen yapı, kare yapı, altıgen yapı ve tam dolu olacak şekilde ve ayrıca yapıların iç yoğunluk oranları %20 ve %60 olacak şekilde üretimi iki farklı yoğunlukta gerçekleştirilmiştir. Plaklar'ın her biri, serbest bir şekilde titreşebilecek şekilde desteklere bağlanıp, modal sarsıcı tarafından üretilen sinüs taramasına maruz bırakılmıştır. Deney sonucu elde edilen Frekans-Genlik grafikleri sonucu doğal frekansları belirlenmiştir. Her bir plaka için bulunan doğal frekanslar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçların karşılaştırmada en yüksek frekansların sırasıyla üçgen, kare, petek ve dolgulu kesit plakalardan elde edilebildiği görülmüştür. Ayrıca iki farklı yoğunluğa sahip iç yapıların, %20 yoğunluktaki frekansları, %60 yoğunluktaki frekanslarına oranla daha yüksek frekanslar olduğu tespit edilmiştir.
Tufal atığındaki hematit kullanılarak stronsiyum hekzaferrit bazlı ferritik mıknatıs tozunun üretilmesi
Mıknatıslar günümüz elektrikli araçların elektrik motorlarında, manyetik rezonans görüntüleme (MR) cihazlarında, hoparlör ve kulaklıklar gibi bir çok sistemlerin en önemli bileşenleridir. Ülkemizde yerli olarak mıknatıs üretiminin olmaması ve yukarıda bahsedilen sektörlerde mıknatıs kullanımının yaygınlaşması nedeniyle hem ülkemizde hem de küresel pazarda mıknatıs ihtiyacı önemli derecede artmıştır. Dolayısıyla, yerli hammaddelerimizi kullanarak mıknatıs tozunun üretimi konusunda çalışma ihtiyacı doğmuştur. Bu çalışma kapsamında tufal olarak adlandırılan yerli demir oksit malzemesi Türkiye'de demir çelik endüstrisinde faaliyet gösteren firmalardan alınıp, stronsiyum karbonat ile sentezlenerek stronsiyum hekzaferrit bazlı mıknatıs tozunun üretilmesi üzerinde çalışılmıştır. Tufal numuneleri ısıl işlem ve mekanik öğütme işlemlerine tabi tutularak, hematit fazına dönüştürülmeye çalışılmıştır. 10 farklı tufal numunesinin kristal fazları ve elemental muhtevası XRD cihazı vasıtasıyla yarı kantitatif olarak analiz edilmiştir ve en yüksek hematit oranına sahip numuneler belirlenmiştir. Bu numuneler ve Çin'den hazır olarak alınan ticari demir oksit numuneleri stronsiyum karbonat malzemesi ile 1,5 – 1,6 stokiyometrik oranları aralığında 12 farklı şekilde sentezlenmiştir. Sentezleme işlemlerinde yüksek enerjili bilyeli değirmen kullanılmıştır ve mekanik olarak alaşımlandırılan sentezler sinterleme kül fırınında ısıl işleme tabi tutulmuştur. Nihai sentezlerin ısıl işlem sırasında aglomere olmasından dolayı yaş öğütme prosesi gerçekleştirilmiştir ve mikron mertebesinde stronsiyum hekzaferrit çamuru elde edilmeye çalışılmıştır. Bu sentez çamurları çeker ocak içerisinde ısıtıcı vasıtasıyla kurutularak kristal yapı analizine uygun hale getirilmiştir. Elde edilen kuru sentezlerin kristal yapıları XRD cihazı vasıtasıyla gözlemlenerek en yüksek orana sahip stronsiyum hekzaferrit sentezi K21 olarak belirlenmiştir. K21 numunesinin manyetik performansı, Çin'den hazır olarak alınan ticari Y30 derecesindeki mıknatıs tozunun manyetik performansı ile VSM - Titreşimli Numune Manyetometre cihazı vasıtasıyla kıyaslanmıştır. Analiz sonucuna istinaden yerli demir oksit ile elde edilen stronsiyum hekzaferrit tozunun ticari mıknatıs tozuna göre 15 kat daha düşük Hc (koersivite) değerine ulaştığı gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Stronsiyum hekzaferrit, kalıcı mıknatıslar, mekanokimyasal sentez
Ti-6Al-4V sacların mikroyapı değişimi ve geri yaylanmadavranışının incelenmesi
Titanyum metalinin biz mühendisleri ilgilendiren en önemli özellikleri; yüksek korozyon, mukavemet dayanımı, yüksek sertlik değerleri ve yüksek ısıl dayanımı ile birlikte düşük yoğunluğa sahip olmasıdır. Yüksek sıcaklıklarda şekillendirilmesi istendiğinde meydana gelen geri yaylanma açıları da şekillendirilebilirliğinin zor olduğunu kanıtlamaktadır. Korozif dayanımı sayesinde deniz suyu, atmosfer etkisi, asitli ve alkali ortamlarda kullanımı yaygındır. Jet motorları, uçak gövdesi, zırhlı hava taşıtları, füzeler ve mekanizma içerisinde çalışırken aşırı sıcaklığa maruz kalan parçaların diğer metallerle karşılaştırılması yapıldığında üstünlük sergilemesi sebebiyle tercih edilirliğini arttırmaktadır. Metalin iç yapısına bakıldığında alfa ve beta olmak üzere iki farklı türde yapı bulunduğu görülebilir. Alfa sıkı düzen hekzagonal, beta ise hacim merkezli kübik yapıdadır. 885ºC'ye kadar alfa fazında bulunan saf titanyum metalinin bu sıcaklığın üzerine çıkıldığında ise beta fazına dönüştüğü bilinmektedir. Faz dönüşümü titanyumun türüne göre yani içerisinde bulunan diğer elementlerin miktarına göre farklı sıcaklıklarda oluşmaktadır. Bu tez çalışmasında, titanyum ve alaşımlarının kimyasal, fiziksel ve mekanik özelikleri; iç yapı özellikleri; üretim yöntemleri; ısıl işlemleri ve kullanıldığı alanlar incelenmiştir. Mikroyapı karakterizasyonu ve sıcak şekillendirilmesi hakkında daha fazla bilgi sahibi olmayı gerektiren önemli alaşımlardan biri olan Ti6Al4V türünde ki malzemenin, farklı sıcaklıklarda ısıtılıp preslendikten sonra oluşturulan U profilden alınan numunelerde, mikroyapı değişimlerine bağlı olarak malzemenin yaptığı geri yaylanma açıları ve çekme grafiklerindeki sonuçlar değerlendirilerek Ti6Al4V'un şekillendirilebilirliği araştırılmıştır.
Production, performance and emission studies of municipal and medical waste plastic fuels and its blends with diesel
The basic aim of this study was to examine the usage of plastic municipal and medical waste, as an alternative source to diesel fuel. For this study; waste plastic materials, obtained from municipal and medical wastes, were used. Waste plastics were transformed to waste plastic fuel by thermal cracking. Municipal and medical waste plastic fuels were blended with diesel fuel at volumetric ratios of 10%, 20% and 50%. Fuel properties of waste plastic fuels and its blends were analyzed in accordance with the standards of American Society for Testing and Materials (ASTM) methods. In addition to fuel properties, engine performance and exhaust emission studies of waste plastic fuel-diesel blends were carried out. Key Words: Engine Performance, Emissions, Fuel Properties, Thermal Cracking, Municipal and Medical Waste Plastic Fuel
Design, analysis and optimization of chassis for an electric vehicle
The purpose of this study is to design rigid and lightweight chassis for an electric vehicle. Design criteria and constraints are obtained from the TÜBİTAK electromobile racing rules. Various chassis types with different geometries are considered and 18 units of chassis are designed using computer aided design (CAD) software. Designs are analysed using finite element analysis (FEA) software and performance characteristics are parametrically and structurally optimized. Final design has aluminium 5042 H¬-19 space frame structure type and weighs 28.163 kg. Maximum von-Mises stress of the design is 15.465 MPa and the value is far below the material's yield strength of 345 MPa. Torsional stiffness value of the chassis is generated from the result of 2.495 mm maximum torsional deformation and calculated as 1828.289 Nm/deg.
Design and development of a light weight composite chassis for electric vehicle applications
Today, the vehicle technology is being transformed due to environmental impact of fossil fuel and their uses. Especially studies appear to be directed towards development of lightweight and durable chassis system. In this way, along with achieving fuel economy in existing systems, the need for lightweight chassis for electrically powered vehicles are met. In recent years, stress analysis studies using the finite element method has made significant contributions to the design engineering. With the help of a computer software, stress and deformation analysis of a system can be achieved with very small margin of errors at very much realistic values. As a part of the study, some sample carbon fiber-epoxy composite material was manufactured and tested. Considering the test results obtained, a car chassis for two passengers is designed using SolidWorks software. The developed composite and aluminum based chassis have been analyzed on the ANSYS software and the development of the chassis has been completed successfully.
Investigation of diesel and biodiesel fuels effects on energy and exergy analysis in diesel engines
In this study, both First and Second Laws of Thermodynamics are employed to take into account the quantity and quality of energy.Energy and exergy analyses applied using experimental data obtained from a four stroke, four cylinders, naturally aspirated, having 1800 rpm direct-injected diesel engine using different fuels. Air and fuel flow rates, engine speed, emissions, relevant temperatures are needed to be able to perform the first and second law of thermodynamics. With the use of these data and balances of energy and exergy rates for the control volume, 1st and 2nd law (energy and exergy) efficiencies related with quantity and quality were determined for various fuels. All results were compared with each other to determine fuel effect on energetic and exergetic performance. In conclusion, It was determined that diesel fuel showed better energetic and exergetic performance than both biodiesels of cotton and soybean.
Development of seat design and simulation of seating systems' tests according to european and us regulations for seats
Today, due to the increment of energy consumption and greenhouse emissions, there is an extraordinary effort to overcome these problems in transportation sector. One of the most effective means to reduce fuel consumption and greenhouse gases is weight reduction of the vehicles. In transit vehicle sector, when the ratio of overall vehicle weight is analyzed, passenger seats have a significant energy saving potential. When studies are analyzed, it can be understood that two main ways are used to reduce the weight of the seat; using high strength steel and optimizing the design by using lightweight material instead of steel. The primary objective of this study is to obtain a weight reduction for passenger seats by using different materials for design and compare weight and strength of seat designs. This passenger seats were designed without compromising any comfort criteria and tested by using simulation program according to the FMVSS, APTA and ECE R80 regulations. Consequently, 31% weight reduction was obtained by using ultra high strength steel and 50% weight reduction was obtained by using aluminum alloy for design.
Analysis of production parameters of biodiesels derived from canola, palm and cotton oils
Biodiesel is an alternative fuel for diesel engines that is gaining attention in last years. Its primary advantages are that it is one of the renewable fuels currently available and it is also non toxic and biodegradable. It can be also used directly in most diesel engines without requiring extensive engine modifications. Due to increase, environmental pollution and suitability of fossil fuels have lead to concerns in the looking alternative fuels for diesel In this regard to replace diesel fuel with oxygenated fuel such as biodiesel. Mainly biodiesel refers to a vegetable oil or animal fat based diesel fuel consisting of long chain alkyl (methyl, ethyl or propyl) esters. Biodiesel typically made by chemically reacting lipids (eg. Vegetable oil,soybean oil, animal fat (tallow)) with an alcohol producing fatty acid esters.And various types of catalysts that have been used to effect the transesterification of vegetable, waste and animal oils in biodiesel production. Aims of this thesis, is evaluation of biodiesel production parameters on the effect of biodiesel conversion rate.
Effects of engine parameters on performance and emission characteristics of a variable compression ratio engine
This study investigates the performance and emission characteristics of a variable compression engine which is fueled with alternative fuels such as biodiesel and diesel-biodiesel blends. Camelina Sativa (false flax) oil which has variety of usage and has a potential of being feedstock for biodiesel production were used as alternative fuel. Also various common oils such as sunflower and canola oil were used as feedstocks for biodiesel production. Experimental study was conducted with a four stroke, single cylinder, naturally aspirated, multi fuel variable compression ratio engine by using diesel and alternative fuels. Experiments were performed at 1500 rpm and under partial load condition with three different compression ratios. Theoretical study was performed with the aid of Diesel RK software. Technical specifications of test engine were modelled using Diesel RK software and performance and emission characteristics were evaluated and compared with experimental results. The study showed that, increasing compression ratio significantly improves thermal efficiency and specific fuel consumption of the engine for all test fuels. The engine emitted lower carbon monoxide emission but higher carbon dioxide and nitrogen oxides (NOx) emission when operated at higher compression ratios. Furthermore, biodiesel usage increased specific fuel consumption slightly. The engine emitted lower carbon monoxide emission but, higher nitrogen oxides (NOx) emissions when biodiesel used as fuel.
Investigation of mechanical and thermal properties of boron minerals doped plastic materials
In this study; mechanical and thermal properties of boron containing polyethylene and polyurethane was investigated. This thesis consists of two main parts that are polymer manufacturing and characterization. Polymer blends are manufactured by extrusion method within the limits of 15% boron mineral content followed by using the injection molding method to obtain tensile and impact tests samples. To understand the mechanical properties of the samples, tensile test, impact test and hardness test is utilized. Additionally, thermal characteristics and properties are investigated using Thermogravimetric analysis and Differential Scanning Calorimetry. Experimental data showed that there is no significant decrease in tensile strength of the materials and a notable increase in stiffness of materials. In addition, polyethylene based samples indicate a decline in elongation at break whereas there is a variety of results obtained from polyurethane samples. While there was a notable decrease in the impact resistance of polyethylene-based materials, contrary to expectation there has been an increase in some polyurethane based samples. Hardness values are found to be improved for both sample types. Similar results were obtained in the two methods used for analysis the thermal properties. Although it is not as much as expected, there is a noticeable improvement in the thermal properties of both materials. Additionally, while Scanning Electron Microcopy (SEM) was utilized to monitor the dispersion of mineral filler, Melt Flow Index (MFI) measurements were used to determine the flow dynamics that are important for production. SEM images reveal that mineral filler is not as well-dispersed as expected. When the flow properties were examined an increase in viscosity was observed as expected, except for some samples.
Thermodynamic simulation of transcritical organic rankine vapor compression refrigeration system using low GWP refrigerants
Due to critical level of greenhouse gas emissions and rising petroleum prices, governments have issued strict regulations for internal combustion engine emissions and fuel economy standarts. Organic Rankine cycle is a promising way to recover engine exhaust waste heat and reduce fuel consumption. In this thesis, parametric thermodynamic analysis of transcritical organic Rankine vapor compression (T-ORVC) refrigeration cycle using internal combustion engine exhaust waste heat is investigated. Two low Global Warming Potential (GWP) fluids are considered as refrigerants for the potential replacement of high GWP refrigerant R134a. Throughout the theoretical study, refrigerant boiler pressure, cycle component efficiencies and temperature of condenser/evaporator and the degree of subcooling/superheating are used as parameters to simulate all possible scenarios. Results revealed that both low GWP working fluids have cooling performance close to R134a. Moreover, T-ORVC refrigeration system with R1234ze(E) presented slightly higher thermodynamic performance throughout the operation conditions. Study indicated that, R134a can be replaced by studied low GWP working fluids for the proposed system.
Energy and exergy analysis of an inter-city bus air-conditioning system working with different refrigerants
In this thesis, energy and exergy analysis of inter-city bus air conditioning (ICBAC) system are performed using different refrigerants and air mixing ratios (MRs). Adana province of Turkey was chosen as the study region. Firstly, a coach bus, which is used for inter-city passenger transportation in USA, with a passenger capacity of 56 persons was selected. Hourly Analysis Program (HAP) was used to determine the hourly cooling load capacity of the selected inter-city bus model. In cooling load calculation of the inter-city bus, climate data such as dry bulb temperature, wet bulb temperature and solar radiation of the Adana province were used. Commonly used refrigerants R404A, R410A, R502, R507, R22, R290, R134a, R500 and R600a were selected for use in the ICBAC system. Obtained Coefficient of Performance (COP), exergy efficiency and exergy destruction values of ICBAC system and its components for July were evaluated. Results reveals that the performance of the ICBAC system was substantially affected from refrigerants and MRs, and R600a has the minimum total exergy destruction among all studied refrigerants. Minimum total exergy destruction value of R600a was obtained as 3.88 kW for MR=0.05, and maximum total exergy destruction value was calculated as 7.02 kW for MR=0.5.
Use of ethyl alcohol as a reductant agent in a SCR system at low temperatures
In this study, Ag / Cu based catalyst was synthesized with the impregnation method for hydrocarbon-selective catalytic reduction (HC-SCR) system. In this system, a mixture of ethyl alcohol and distilled water was used as a reducing agent and the effect of the synthesized catalyst on NOx conversion efficiency was investigated.The analysis done by SEM, XRD, and BET revealed the structural and chemical peoperties of the catalysts. In the SCR exhaust test performance system, experiments in a temperature ranging from 170°C to 260°C, and 2 different space velocities SV(20000h-1, and 40000h-1) were conducted using the prepared catalyst. The tests were conducted using a 2 cylinders, V-type diesel motor with constant speed(3000r/m), and in 4 different engine loads(1,2,3, and 4KW). These tests determined the effects of SCR catalyst over NOx emissions rate. In colclusion, NOx converison rates changed approximately between 55% and 65%. The highest NOx conversion rate recorded in the tests was approximately 68% at 4KW engine load, 100% ehtyl alcohol spraying, and SV=20000h-1.
Improving of crawler excavator cabinet acoustic isolation with synthetic sound barrier and polyethylene insulations materials
In this thesis, the sound level of a crawler excavator with a weight of 30 tons was determined and it was aimed to reduce the sound isolations in the cabin and the sound absorbers in the outside environment. Within the scope of the research, the openings that would affect acoustic isolation of excavator cabin were determined. Solutions suitable for these openings were developed. As a result of the tests, the highest decibel values of the excavator operating conditions, the frequency range corresponding to this value were determined. Appropriate isolation and sound absorbers were determined for these frequency ranges. Synthetic sound barrier is mounted on the cabin floor and polyethylene sound isolations are mounted on the cabin frame.as a result, the cabin noise level has been reduced by 3-5 dB Thus, a more comfortable and quiet operator area was obtained for the excavator.
Determined the operation modes on compact hydraulic excavator and their effects of fuel consumption and hydraulic system in real working condition
In this thesis, the effects of the actual operating conditions of the compact hydraulic excavator on the hydraulic system and fuel consumption were investigated. In this context, hydraulic pressure, hydraulic flow, instant fuel consumption, attachment cycle time values and average fuel consumption values were determined. For the compact hydraulic excavator, hourly fuel consumption and cycle time values were analyzed. The hydraulic pressure and flow values of the piston and gear pump are presented in the study depending on the time. Separate tests were carried out for operation modes. According to the data obtained, system limit values were determined. Cycle time values of machine attachment movements were obtained and the suitability and efficiency of operation modes were determined. The effects of trench digging, straight travelling, soil levelling and standby idling on the system and fuel consumption have been demonstrated. According to all data, results are presented for efficient operation modes.
Investigation of propanol-adblue blends as a reductant agent in a SCR system
In this study, Ag-Pd-Ti based catalyst was synthesized with the impregnation method for hydrocarbon-selective catalytic reduction (HC-SCR) system. In this system, a mixture of propanol and adblue was used as reducing agents and the effect of the synthesized catalyst on NOx conversion efficiency was investigated. The analysis done by SEM, XRD, and BET revealed the structural and chemical properties of the catalysts. In the SCR exhaust test performance system, experiments in a temperature ranging from 170°C to 300°C, and 1 space velocity SV (30000h-1) were conducted using the prepared catalyst. The tests were conducted using 2 cylinders, V-type diesel motor with constant speed(3000r/m), and in 4 different engine loads (1, 2, 3 and 4 KW). In conclusion, NOx conversion rates changed approximately between 42% and 68%. The highest NOx conversion rate recorded in the tests was 68,1% at 4KW engine load, 100% propanol spraying and SV=30000h-1.
Energy and exergy analysis of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)
This study investigates the thermodynamic performance of a 1 kW self-humidified Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell. The first law analysis of thermodynamic is performed both experimentally and theoretically and the second law analysis or thermodynamic is performed at different operating temperature ratio (T/T0) varies from 1 to 1.2 and operating pressure ratio (P/P0) varies from 1 to 2 for different power output. Hydrogen is used as a fuel and in order to perform the thermodynamic analysis hydrogen, air, product water and exit air flow rates and specific physical are calculated. The energy and exergy balances for the control volume are used to calculate the efficiencies of energy and exergy of the PEM fuel cell. All results were compared with each other to see the effects of operating temperature and pressure on performance. As a result, it was observed that both increment in operating pressure and operating temperature improves the exergetic performance.
Static analysis of two seater extended range electric vehicle
Electrical driven vehicles are becoming an attractive alternative to combustion engine cars. Electric vehicles will play quite an important role in reducing emissions in the future. One of the most effective ways for reducing fuel consumption and emissions can be achieved by reducing weight of the vehicle. The vehicle chassis is one of the most important components of vehicle structure because of its versatile role on the dynamic behavior of the vehicle. There is a great potential for weight reduction of the chassis. This study presents the design and development of a two-seat prototype electric vehicle chassis. The main objectives are designing a battery module that can be easily attached and detached to the battery module compartment of the chassis, designing a new chassis model and ultimately evaluating the chassis for deformation based on static analysis of the entire structure. Vehicle designs and analyzes were done with Catia V5 R20 software. AL6061, ST-37 and carbon fiber materials are preferred for chassis.
Effect of spark plug alteration on performance and emissions using hydrogen enriched gasoline in si engine under various loads and compression ratios
In this study, performance and emission parameters of a variable compression spark ignited engine was investigated with different spark plugs and hydrogen enrichment. The tests were carried out with a four stroke, single cylinder, naturally aspirated, variable compression ratio (VCR) engine. Two different compression ratios (CR) of 8.5:1 and 10:1 under %50 part throttle condition were implemented throughout the experiments. Moreover, engine loads of 8 Nm, 13 Nm and 17 Nm were applied to evaluate effects of different spark plugs and hydrogen usage at different engine loads. Copper, iridium and platinum spark plugs were tested for each experiment condition. In addition, hydrogen was added through the intake manifold with flow rates of 0, 2 and 4 lit/min to enhance combustion of VCR engine. Brake power (BP), brake specific fuel consumption (BSFC), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) nitric oxides (NOx) and unburned hydrocarbons (UHC) values were determined with this study. According to test results, iridium and platinum spark plug usage, hydrogen addition and higher compression ratio improved BP and BSFC values and the engine emitted lower CO and UHC. However, higher CO2 emitted because of increased completeness of the combustion and NOx gases have risen due to increment in-cylinder temperatures. These variances occurred more obvious with platinum spark plug usage comparing to iridium spark plug. In addition, effects of spark plug alteration, hydrogen addition and higher CR on enhancements of BP, BSFC and CO were comparatively lower at higher engine loads.
Hydrogen enriched biodiesel usage in compression ignition engine
In this study, Biodiesel production has been acquired with using waste oil. Following this, pure hydrogen has been added 4 liter/min, 8 liter/min and 12 liter/min to the test fuels which are 100% Biodiesel, 100% Diesel, 90% Diesel + 10% Biodiesel and 80% Diesel + 20% Biodiesel. Brake thermal efficiency is higher in diesel fuels than WOB + Diesel fuels. Higher brake thermal efficiency has been obtained more than diesel fuels using with hydrogen in WOB+ Diesel fuels. BSFC increased using with WOB usage while decreased by addition of Hydrogen. Using with Hydrogen and Waste Oil Biodiesel usage together, CO emissions were decreased comparing to pure Diesel. In Biodiesel fuels, CO2 and NOx emission values were acquired more than Diesel fuels. CO2emissions have been decreased with hydrogen enrichment. However, NOx emissions have been increased with hydrogen enrichment.
Simulating friction and wear behaviour of a brake pad using different materials
The brake pads used in automotive brakes are made from the composition of many substances. The main features required from a brake pad are wear resistance in accordance with the standards, friction coefficient. The brake pads overheat due to friction during braking. In this study, the performance characteristics of the brake pad obtained by using the materials that make up the lining content were investigated in the simulation environment. In this context, brake disc and pads which are different contents are designed using CATIA V5 Program. The pads designed are simulated using ANSYS program and the wear rates, friction coefficient thermal behaviors and surface structure are examined. Keywords: Break pad, Ansys, Friction, Wear, Thermal Analysis
Computational heat and fluid flow analysis of an innovative plate for a plate heat exchanger
In this study, heat transfer and fluid flow are numerically investigated for interrupted sinusoidal channels with ANSYS Fluent software under the assumptions of 2D viscous, incompressible, fully developed laminar flow. For this aim, an innovative sinusoidal geometry was created and used. Since the flow was periodically repeated, the periodic boundary condition was used to save computational time. Before the main computations, validations were performed to ensure the accuracy of the solutions. Effects of the sinusoidal wave amplitude, the thickness of the wall, space between interrupted channels, and vertical distances on Nusselt number, friction factor, and thermal enhancement factor were investigated for different Reynolds numbers. Velocity vectors, velocity contours, and temperature contours were also shown. Results from the study shown that this type of channel has increased the Nusselt number and friction factor due to the vortex generation.
Numerical investigations of curved slanted surface and lower deflector on the Ahmed body
The effects of passive control models on aerodynamic drag and near wake structures of an Ahmed body with a 25° slant angle was numerically studied. 4 different control methods were studied for this purpose. Curvature control method consists of a curved upper edge of the slanted surface. The radius of the curvature was started from 200 mm and ended at 1000 mm radius. Deflector control method consists of a deflector attached on the lower edge of the slanted surface. Length of these deflectors was started from 1% of the body length and ended at 6% of the body length. Later on, based on the best-resulted curvature and deflector control models, a new control model created and called the optimum control method. Lastly, a deflector was relocated on the slanted surface and the deflector end was aligned to the end of the body vertically. Simulations were conducted in Fluent (19.1) software at 60 m/s inlet velocity, which it was equal to Reynolds number = 4.2 x 〖10〗^6. The obtained results and displayed flow structures were compared with the base Ahmed body result. As a result of these simulations, the coefficient of drag was reduced up to 21.16%. Key Words: Drag Coefficient, Lift Coefficient, Ahmed Body, CFD
Fabrication and characterization of expanded polystyrene/chopped glass fiber/epoxy novel composite
This study investigates the fabrication and characterization of a novel composite material that consists of expanded polystyrene beads as filler, chopped glass fibers as reinforcement and epoxy resin as matrix. Material samples were fabricated with vacuum infusion technique. Experimental studies were carried out at two stages. At the first stage, a bulk material was fabricated and three different types of specimens were cut to determine the material behavior when material is tested in different directions. At the second stage of the study, specimens with different ingredient ratios were fabricated. 14 different specimen types with varying parameters were fabricated, characterized and compared with neat resin. Experimental studies of first stage revealed that, the novel composite possess quasi-isotropic properties although it has non-homogeneous nature. The novel composite has significantly low density and thus considerably high specific modulus value. The second stage revealed that, the optimum fiber/filler ratio for the novel composite is 20:1. At higher ratio than 20:1, the increased clustering regions deteriorated the properties of the composite and caused high variation in results. The cost analysis showed that the expanded polystyrene/glass/epoxy composite have significantly high cost-property efficiency which means the novel composite is a good candidate for many engineering applications.
Bir model kara taşıtının (Ahmed Body) geometrik modifikasyonlarının hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi ve optimizasyonu
Bu çalışmada 35°'lik arka eğim açısına sahip olan model kara taşıtının (Ahmed Body) aerodinamik verimliliğini arttırmak için modelin arka kısmına plaka yerleştirilmiş, tavan paneline belirli oranlarda eğim verilmiş ve alt gövdenin arka uç kısmına 10°'lik bir açı verilerek model kara taşıtının (Ahmed Body) geometrisi değiştirilmiştir. Bu geometrik değişiklikler model kara taşıtına (Ahmed Body) ayrı ayrı uygulanıp daha sonrasında bir araya getirilerek model kara taşıtının (Ahmed Body) aerodinamik katsayılarına olan etkisi incelenmiştir. Model kara taşıtına (Ahmed Body) Reynolds sayısı 2,8x106 olarak alınarak ve k-epsilon türbülans modeli seçilerek hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi farklı geometrik modifikasyonlara ait modellere uygulanmıştır. Sürükleme ve taşıma katsayılarında azalma elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Sürükleme Katsayısı, Taşıma Katsayısı, Model Kara Taşıtı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, Geometrik Modifikasyon
Mini insansız hava araçlarının havada kalma süresini artırmak amacıyla çoklu hibrit güç paketi geliştirilmesi
İnsansız hava araçları (İHA) her geçen gün yeni görev ve amaçlarla kullanımı yaygınlaşan sistemlerdir. Son zamanlarda İHA sınıfları içerisinde sertifikasyon, üretim, maliyet gibi birçok konuda avantajları nedeniyle mini-İHA'ların kullanımı öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında mini İHA'ların temel sorunlarından biri olan havada kalma süresi kısalığına çözüm getirmek amacıyla çoklu hibrit güç sistemleri geliştirilmiştir. Hidrojenle çalışan yakıt hücresi, lityum polimer batarya, güneş paneli ve süper kapasitör sistemlerinin kullanıldığı hibrit yapılara ilişkin algoritmalar oluşturulmuştur. Güç yönetim sistemi (GYS) tasarımı gerçekleştirilerek oluşturulan hibrit itki elemanları aralarında geçişler sağlanmıştır. İtki sisteminin yer testleri statik ve dinamik yük altında gerçekleştirilerek, önerilen iki hibrit modelin sonuçları çalışma kapsamında değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda önerilen hibrit sistem elemanları ve GYS algoritması ile model mini-İHA'nın havada kalma süresini bataryalı modele göre 3 kattan daha fazla arttırabildiği gözlemlenmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında yakıt hücrelerinin mevcut düşük güç yoğunluğu nedeniyle uygun süper kapasitörler ile kullanımının güvenilirlik ve batarya performansı açısından faydalı olacağı sonucuna varılmıştır.
Taşıtlar için yeni nesil otomatik yangın söndürme sistemlerinin geliştirilmesi
Taşıtlarda oluşan yangınlar, maddi ve ölümlü birçok kayba neden olmaktadır. Bu tez kapsamında; taşıt yangınları için günümüzde kullanılan çeşitli söndürme sistemleri incelenerek, tüm yönleri ile araştırılmıştır. Taşıt dünyasında kullanımı hızla artan elektrikli araçlarda kullanılan lityum iyon pil ve batarya paketleri için de yanma, söndürme ve soğutma çalışmaları yapılmıştır. Yapılan denemeler LIT-A, LIT-B, LIT-C, BUS, IM ve MET denemeleri olarak sınıflandırılmış ve toplamda yirmi altı adet deneme yapılmıştır. Denemelerde; lityum iyon pil ve bataryalar, hurda bir otobüs ve aktif olarak çalışan bir iş makinesinden faydalanılmıştır. Sulu, aerosollü, karbondioksitli, bor esaslı ve yangın söndürme topu olmak üzere çeşitli yangın söndürme ürünleri denenmiştir. Tasarlanan otomatik yangın söndürme sisteminde; ikili dedektör ile algılama yapan bir sistem kurgulanmıştır. Ayrıca yangınlara otomatik müdahale edilebilmesi adına kontrol paneli tasarımı yapılmıştır. Yapılan denemelerde aerosolün söndürme işleminde başarılı ve sonrasında tortu bırakmayan bir yapıda olduğu görülmüştür. CO2 ve yangın söndürme topu ise yangın söndürme işlemlerinde sıcaklık düşüşünü istenen oranda gerçekleştirememiştir. Bor esaslı yangın sondürme/soğutma ürünlerinin termal kaçak başlangıcında ve yanma eğilimindeki lityum iyon pil ve bataryalarda başarılı olduğu tespit edilmiştir. Bor esaslı ürünlerin geleceğin taşıt dünyasında hem söndürmede hem de soğutmada etkin olacağı görülmüştür.
UNECE R66.02 regülasyonuna göre dinamik analiz yazılımını kullanarak yapılan M3 kategori araç üst yapısının devrilme testinin bilgisayar simülasyonu
Devrilme en tehlikeli ve ölümcül araç kazalarındandır. Bu nedenle araç üreticileri, yolcu güvenliğini garanti altına almak için ürettikleri araçların üst yapısının sağlamlığından emin olmalıdır. Bu nedenlerden dolayı UNECE R66 yönetmeliği ilk olarak 1997 yılında yayınlanmıştır. Bu çalışmada, aracın üst yapısının direncini ve yolcu yaralanma risklerini değerlendirmek için M3 kategorisindeki bir otobüsün devrilme kazasında mukavemeti ve yapısal davranışı simüle edilmiştir. Söz konusu sanal devrilme simülasyonu analizi, UNECE (Birleşmiş Milletler Avrupa Ekonomik Komisyonu) 66.02 numaralı yönetmeliğinin güvenlik yönetmeliğine göre yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Araç Devrilmesi, UNECE R66, Araç Üst Yapısının Dayanma Gücü, Sanal Araç Devrilme Analizi, Kategori M3 Araç Devrilmesi, Otobüs Devrilmesi, Sonlu Eleman Analizi
HC-SCR sisteminde Ag/kordiyerit katalistlerine Cu ilavesinin Ca zehirlenmesine etkisi
Bu çalışma esnasında, Hidrokarbon Seçici Katalitik İndirgeme Sistemi (HC-SCR) sistemi için Ag/ TiO2, Ag-Ca/TiO2, Ag-Ca-Cu (%0,5) /TiO2, Ag-Ca-Cu (%1) /TiO2, Ag-Ca-Cu (%1,5)/ TiO2 bazlı katalistleri emdirme yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Bu sistemde indirgeyici madde olarak etil alkol kullanılmıştır. Üretilen katalizörün kullanıldığı sistemin NOX dönüştürme verimliliği analiz edilmiştir. Kullanılan katalizörün kimyasal ve yapısal özellikleri SEM, BET ve XRD analizleri ile incelenmiştir. SCR test sisteminde deneyler,180°C ile 270 0C arasında değişik sıcaklıklarda, sabit gaz saatlik alan hızında (30000 h-1) gerçekleştirilmiştir. Testler 3 farklı yük (1 kW, 3 kW ve 5 kW) altında sabit motor hızına (3000 devir/dk) sahip, 2 silindirli V tipi dizel motor kullanılarak yapılmıştır. Bu testler üretilen katalistin SCR sisteminin NOX dönüştürme oranı üzerindeki etkilerini tanımlamıştır. Sonuç olarak, maksimum NOX dönüşüm oranları 5 kW yükte, 270 0C sıcaklıkta, 30000 h-1 gaz saatlik alan hızında ölçülmüştür. NOX dönüşüm oranı en yüksek nokta olan %93,84 noktasına ulaşmıştır.
Seçici katalitik indirgeme sistemleri için hibrit katalist sentezlenmesi ve performans özelliklerinin incelenmesi
In this study, it was aimed to produce catalysts with different metal nanoparticle materials to be used in the ethanol-selective catalytic reduction (SCR) systems and then to determine the nitrogen oxide (NOx) emission conversion performances of these catalysts. Firstly, two separate series of silver (Ag) based catalysts containing cerium (Ce) and copper (Cu) were produced, and then their structural properties were detected by SEM, XRD, and BET analyses. Finally, tests for NOx conversion efficiencies were performed on the SCR performance test system. Test conditions were determined as a temperature range of 200 ℃ to 300 ℃, the constant space velocity of 40000 h-1, and 4 different engine loads (1 kW, 2 kW, 3 kW, and 4 kW). The emission gas used in the tests was the actual emission gas originating from a 2-cylinder V-type diesel engine with a constant engine speed of 3000 rpm. Depending on the increment in the exhaust gas temperature from 200 ℃ to 300 ℃, the NOx conversion efficiencies of all catalysts improved. As a consequence of the tests, the best activity was obtained as NOx conversion efficiency of 92.48% at 300 ℃ at 4 kW engine load over the 5A5CT catalyst. Ce additive played a promotive role in the NOx reduction performance of Ag based catalyst. However, Cu doped catalysts achieved a lower NOx conversion rate than the 4AT catalyst without Cu. Cu additive did not provide an improvement in the NOx reduction performance of Ag based catalysts.
Evaluation of waste tyre granules as a filler material in polymer matrix composite materials
As the consumption of substances increases with the increasing population, waste materials also increase. The use of these waste materials in the produced composite materials has started to become widespread because it can reduce the amount of waste. In today's world, vehicle tires are one of these wastes. In this study, waste rubber rubber granules were used as filling material for the production of polymer matrix composite samples. One of the most preferred matrix materials, polyester resin, and recycled waste tire rubber granules were combined in different proportions by open molding method. The samples were experimentally characterized by tensile, impact and hardness tests. The morphological features of the samples were examined by scanning electron microscope images. The study revealed that the addition of untreated waste tire rubber granules to polyester resin reduces the tensile and yield strength values, while increasing the elongation and ductility of the material. Morphological investigations have shown that the interfacial adhesion of waste rubber granules and polyester resin is poor, and therefore, waste rubber granules must be properly processed to be used as filling material. The study showed that waste tire rubber granule/polyester composites can be used in non-structural applications with benefits such as using less fossil-sourced raw materials and contributing to the reduction of environmental pollution.
Effects of natural reinforcement agents on mechanical performance of composite materials
Composite materials are one of the prominent and popular topics of materials science in recent years. Unlike alloys, in composite materials, there is a physical interaction between at least two different materials without a chemical interaction. These materials basically consist of a matrix element which acts as a body by providing toughness and ductility to the material and holding the structure together and a reinforcement element that gives hardness and durability to the material. In recent years, different natural fibers which are renewable, recyclable and cost effective have been started to be used instead of synthetic fibers (glass, carbon etc.) which have been widely used as reinforcement element. In this study, production of polymer matrix composite materials which contains various natural fibers (jute and cotton) as reinforcement elements by vacuum assisted resin transfer molding method was achieved. Polymer composites which have five different configurations by stacking jute and cotton fabrics layer by layer were generated and the experimental results of tensile test, impact test, hardness test, water absorption capacity test, scanning electron microscope analysis were compared with pure jute and pure cotton reinforced polymer composites.
Tren aks tekerlek grubu sökme takma ekipmanı yapısal tasarımı ve prototip imalatı
Bu çalışmada raylı taşıma sistemlerinde kullanılan metro, hafif raylı ve tramvay araçlarının bakım, arıza durumlarında tekerlek bandajı değişim işleminin daha kısa sürede gerçekleştirilebilmesi, çalışanların iş güvenliğini iyileştirirken, sağlık risklerinin en aza indirilmesi hedeflenerek hidrolik tahrikli bir tren aks grubu sökme ekipmanı tasarımı ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Tasarımını ve imalatı yapılan ekipman; ikisi hareketli üç koldan oluşan tekerlek kavraması, hareketli iki koldan oluşan aks kutusu kavrayıcı, aks tepesine basacak bir metal kafa, pres ile sökme işlemini sağlayacak bir hidrolik piston, bu pistonu çalıştıracak bir hidrolik motor ve bütün sistemi taşıyan tekerlekli bir şasiden oluşmuştur. Ekipman, sökülmesi düşünülen tekerlek grubu bileşenlerinin dikey hareketi elektrikli yükseklik ayarlı aks mengenesi ile yapılacağından, sabit yükseklikte ve insan gücü ile hareket ettirilen tekerlekli bir şasi üzerine monte edilmiştir. Sistem hareket kabiliyeti sunabilen elektrikli kumanda panelinden kontrol edilmektedir. Yapılan analizler neticesinde, aparatın planlanan fonksiyonel hareketleri gerçekleştirebildiği, aks kutusu ve tekerlek bandajı söküm işlemlerini sorunsuz yerine getirebildiği görülmüştür.
Bakır esaslı SCR katalisti üzerine selenyum içeren nano partikül ilavesinin düşük sıcaklık koşullarında NOx dönüşüm performansı üzerine etkisi
Bu çalışmada, Hidrokarbon Seçici Katalitik İndirgeme Sistemi (HC-SCR) sistemi için Cu(%3) /TiO2, Cu-Ca(%4) /TiO2, Cu-Ca-Se (%4,5) /TiO2, Cu-Ca-Se (%5)/TiO2, Cu-Ca-Se(%5,5)/TiO2 esaslı katalizör emdirme yöntemiyle sentezlenmiştir. Bu sistemde indirgeyici olarak etanol kullanılmış ve üretilen katalizörün NOx dönüşüm verimliliği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Katalizöre ait SEM, XRD ve BET analizleri gerçekleştirilerek yapısal ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. SCR egzoz performans test sisteminde üretilen katalizör kullanılarak 180°C-270°C sıcaklık aralığında ve sabit alan hızında (30000h-1) deneyler yapılmıştır. Testler 2 silindirli V-tipi bir dizel motor kullanılarak sabit motor devrinde (3000 d/dk) ve 3 farklı yük (1kW, 3kW ve 5 kW) altında gerçekleştirilmiştir. Bu testlerle, SCR katalizörünün NOx emisyonu üzerindeki etkisi tespit edilmiştir. Sonuç olarak, maksimum NOX dönüşüm oranları 5 kW yükte, 270 0C sıcaklıkta, 30000 h-1 gaz saatlik alan hızında ölçülmüştür. NOX dönüşüm oranı en yüksek %94,88 olarak ölçümlenmiştir.
The properties of natural fiber reinforced hybrid composite materials as an alternative to carbon fiber composites
In recent years, the main goals of automotive manufacturers have been to lower production costs and minimize emissions from vehicles by reducing fuel consumption. In order to achieve these goals, it is essential to manufacture fossil fueled vehicles, and especially electric vehicles from lightweight, environmentally friendly, sustainable, and affordable materials. In this context, the importance given to hybrid composite materials is increasing in terms of their unique properties. In this study, carbon fiber reinforced polymer composites (CFRP) and hybrid composites of aramid and basalt fiber reinforced epoxy matrix were fabricated by using vacuum infusion method. Tensile test, hardness test, water absorption test, loss on ignition test, impact test, and Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis were applied to CFRP composites and hybrid composite samples produced with different fiber ratios and arrays in order to observe the effect on mechanical properties. These tests were performed to evaluate the application of natural fiber reinforced hybrid composites as an alternative to CFRP used in the interior and exterior parts of vehicles. When the results were evaluated, it was determined that the fiber ratio and array significantly affected the mechanical properties of hybrid composites. Also, hybrid specimens had higher impact strength than CFRP composites. Through SEM analysis, fiber breakage, fiber shrinkage, fiber-matrix debonding and gaps were observed in the structure of hybrid composites.
Antimon ilavesinin bakır esaslı SCR katalizörü üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Bu Çalışmada HC-SCR sistemi için Cu/TiO2, Cu-P/TiO2, Cu-P-Sb(%1)/TiO2 ve Cu-P-Sb(%2)/TiO2 kimyasal bileşenli katalizörleri emdirme yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen katalizörlerin testleri sırasında indirgeyici madde olarak etil alkol kullanılmıştır. Farklı sıcaklık ve motor yüklerinde katalizörlerin NOX dönüşüm verimliliği incelenmiştir. Katalizörlerin yapısal ve kimyasal özelliklerini hassas bir şekilde belirlemek için SEM, XRD ve BET analizleri yapılmıştır. Test sisteminde ölçümler 180 0C ile 270 0C arasında değişen sıcaklıklarda, sabit alan hızında (30000 h-1) gerçekleştirilmiştir. Testler 3 farklı yük (1 kW, 3 kW ve 5 kW) altında sabit motor hızına (3000 d/dk) sahip, 2 silindirli V tipi dizel motor kullanılarak yapılmıştır. Bu testlerle birlikte üretilen katalizörlerin NOX emisyonu dönüştürme üzerindeki etkileri saptanmıştır. Sonuç olarak, NOX dönüşüm oranları %85,67 ile %94,89 arasında ölçülmüştür. 5 kW yükte, 270 0C sıcaklıkta, 30000 h-1 alan hızında %100 etil alkol indirgeyici madde olarak kullanıldığında NOX dönüşüm oranı %94,89 olarak ölçülmüştür.
Bir dizel motorda kullanılan su-biyodizel emülsiyon yakıtlarının performans ve emisyon karakteristikleri
Emisyon normları her geçen gün daha da katılaşmakta ve araştırmacıları ilave tedbirler alarak çevreye salınan emisyonları daha alt seviyelere çekmeye zorlamaktadır. Bu amaçla araştırmacılar tarafından kullanılan birçok yöntem mevcuttur. Bunlardan bir tanesi de su-yakıt emülsiyonlarıdır. Emülsiyon yakıt kullanımı özellikle azot oksit (NOx) ve partikül madde (PM) emisyonlarını eş zamanlı azaltmada oldukça etkin bir yöntemdir. Bu çalışmada, dizel, ayçiçek biyodizeli, saf su ve sürfaktan (Span 80 + Tween 80) kullanılarak emülsiyon yakıtlar hazırlanmıştır. Yakıtlar D (dizel), DS5 (93% dizel + 5% su + 2% sürfaktan), DS10 (88% dizel + 10% su + 2% sürfaktan), B (biyodizel), BS5 (93% biyodizel + 5% su + 2% sürfaktan), BS10 (88% biyodizel + 10% su + 2% sürfaktan) şeklindedir. Emülsiyon yakıtlar manyetik bir karıştırıcı yardımıyla oda sıcaklığında 1 saat boyunca 1500 (dev/dak) hızla karıştırılarak hazırlanmış ve yakıt özellikleri tespit edilmiştir. Son olarak da 4 zamanlı, 4 silindirli, turboşarjlı, su soğutmalı bir dizel motorunda motor performans ve emisyon testleri gerçekleştirilmiştir. Emülsiyon yakıtlar motor tork ve fren gücü değerleri ile karbon monoksit (CO) ve azot oksit (NOx) emisyonlarında azalmaya sebep olmuştur.