2,954
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Paraboloid tabanlı fışkıran yataklarda kurutma parametrelerinin incelenmesi
Bu çalısmada paraboloid tabanlı fıskıran yataklı kurutma sisteminde mısırın sıcakhava akımıyla kurutulmasında kurutma süreleri belirlenmistir. Deneyler fıskıran yatakolusturacak minimum hava debisinde, 55°C, 75°C ve 95°C sıcaklıklarında olmak üzere üçfarklı sıcaklık değerinde, kuru baza göre %20 ve %40 nem değerlerinden mısır içingüvenli depolama nemi olan kuru baza göre %14 nem değerine ininceye kadar yapılmıstır.Bunun yanında çekis borusu kullanarak, sistemin çekis borusuz kurutma performansı ilekarsılastırma yapılmıstır. Yatak yüksekliğinin kurutma sürelerine etkilerini incelemekamacıyla üç farklı yatak yüksekliğinde 75°C'de deneyler yapılmıstır.Deneyler esnasında mısırın paraboloid tabanlı fıskıran yataklı kurutma sisteminde,çekis borulu ve çekis borusuz kurutmada kurutma süreleri ölçülmüstür. Çekis borusuz95°C sıcaklıktaki kurutmada en kısa kurutma süresi elde edilmistir. Sistemde kullanılançekis borusunun kurutma süresini arttırdığı görülmüstür. Bunun yanında farklı yatakyüksekliklerinin kurutma süresine belirgin etkisi olmadığı gözlemlenmistir.
Duman borulu kazanlarda yeni geliştirilen türbülatörler kullanarak ısı transferi ve basınç kaybının araştırılması
Bu çalışmada, Malatya Mimsan kazan fabrikasında bulunan 125.000 kcal/h' lik katı yakıtlı kazanda, 8 farklı tipte şerit türbülatör kullanılarak ısı transferinin iyileştirilmesi incelenmiştir. Aynı zamanda türbülatörlerin neden olduğu basınç kayıpları da ölçülmüştür. Kazandaki duman borularının tümüne yerleştirilen türbülatörlerle deneyler yapılmıştır. İlk olarak içerisine türbülatör yerleştirmeden deneyler yapılmıştır. İkinci adımda ise duman boruları içerisine türbülatörler yerleştirerek her tip için ayrı ayrı deneyler yapılmış ve ısı transferi hesaplanmıştır. Bunun yanında basınç kayıplarında da artış olduğu görülmüştür.Deneylerde fan debisi damper yardımıyla değiştirilerek Reynolds sayısı 18000 ile 28000 arasındaki değerlerde hesaplamalar yapılmıştır.
Giriş ve tam gelişmiş akış bölgesinde boru pürüzlülüğünün basınç kaybına etkisi
Giriş ve tam gelişmiş akış bölgesinde değişik pürüzlülüğe sahip borulardaki pürüzlülüğün basınç kaybına etkisi, deneysel olarak incelenmiştir. Basınç kaybı ölçülürken türbülans çalkantıları da dikkate alınmış, hem belirli bir sürede ölçülen basınç çalkantıları, hem de bunların zaman ortalamaları grafik halinde verilmiştir. Ayrıca tam gelişme bölgesinde belirli bir mesafedeki zaman ortalamalı basınç farkı değerlerinden yola çıkarak Darcy sürtünme faktörü (f) hesaplanmış ve Reynolds sayısı ile değişimi grafik olarak verilmiştir.Anahtar Kelimeler: Sürtünme, Akış, Pürüzlülük.
Şehir suyu şebeke basıncının su tüketimine etkisi
Dünyada ve ülkemizde su kaynaklarının sınırlı oluşu, suyun daha ekonomik şekilde tüketilmesini zorunlu hale getirmektedir. Su tüketiminde; iklim, nüfus, su fiyatları, periyodik ölçüm, yaşam standardı, su kalitesi, arızalardan doğan su kayıpları ve işletme basıncı faktörleri etkendir. Şehir suyu şebekelerindeki yüksek basınç; fazla su tüketimine, hat bağlantı noktalarından kaçaklar oluşmasına, su hatlarındaki çatlaklardan kaçan suyun artmasına, sık armatür arızalarına ve bu arızalara bağlı su kayıplarına neden olmaktadır.Bu çalışmada, Diyarbakır ili Muradiye Mahallesi pilot bölge olarak seçilmiştir. Pilot bölgenin giriş hattına bir oda inşa edilmiştir. Hat üzerine bir adet debimetre bir adet basınçölçer ve bir adet basınç düşürücü vana montajı yapılmıştır. Farklı işletme basınçları farklı süreler için dikkate alınarak gerçek prototipte deneyler yapılmıştır. Elde edilen bulgular değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Sonuç olarak, şebeke işletme basıncının su tüketimi üzerindeki etkisinin oldukça önemli olduğu belirlenmiştir. Böylece, işletme basıncının azaltılması ile hem su tasarrufu yapılabileceği hem de maliyetin azaltılabileceği sonucuna varılmıştır.
Francıs tipi hidrolik türbinlerde kavitasyonun etkisi
Kavitasyon olayına su türbinlerinde, santrifüj pompalarda, gemi pervanelerinde, boru donanımlarındaki vana ve dirseklerde ve tekniğin daha bir çok sahasında da rastlamak mümkündür.Kavitasyonla çalışan herhangi bir türbinin veriminde bir miktar düşme olur. Ancak, kavitasyon olayının önemi; kavitasyonla çalışan bir türbinin yalnız veriminin düşmesinden değil, kavitasyon olayı tahribatına maruz kalan malzemenin çok süratli bir şekilde yıpranarak süngerleşmesinden ve parçalanmasından ileri gelmektedir. Su türbinlerinin konstrüksiyonlarında dikkat edilecek başlıca noktalardan biri, herhangi bir işletme durumunda su türbininin kavitasyon sınırı içine düşmemesi için gerekli bütün tedbirleri almaktır.Francis tipi hidrolik türbinlerde meydana gelen kavitasyon olayı Türkiye'de başta Sarıyar, Gökçekaya, Karakaya, Keban Hidroelektrik santralleri (HES) olmak üzere birçok santralde görülmektedir. Bu çalışmada Fırat Havzasında bulunan Karakaya ve Keban HES'lerde meydana gelen yoğun kavitasyon olayı ayrıntılı olarak incelenmekte, Atatürk HES türbinlerinin kavitasyonsuzluk durumu irdelenmekte ve 20-30 senelik hidroelektrik santrallerde, kavitasyon olayını azaltabilmek ve türbinlerden çok daha iyi verim almak için yapılması gerekenler anlatılmaktadır.Anahtar Kelimeler: Hidrolik türbin, kavitasyon, türbin verimliliği, Francis türbin
Türbin kılavuz yataklarının soğutulmasında kullanılan ısı değiştirgeçlerinin performanslarının araştırılması
Hayat için en önemli unsurların başında su gelmektedir. Su enerji üretimi içindevazgeçilmez bir kaynaktır. Su en verimli ve en temiz elektrik enerjisi üretim kaynağıdır. Sugücü hidroelektrik santrallerdeki türbinler vasıtası ile mekanik enerjiye bu mekanikenerjide bağlı olduğu generatörler vasıtası ile elektrik enerjisine çevrilmektedir.Hidroelektrik santrallerin güvenli ve verimli bir şekilde işletilebilmesi için generatör vetürbin yataklarının iyi bir şekilde dizayn edilmesi ve sistem çalışırken yatakların devamlıkontrol altında tutulması gerekmektedir. Sunulan bu çalışmada Keban Hidroelektriksantralinde ünite 8 türbin kılavuz yataklarındaki yağ filminin ısı dağılımı değişik şartlardaincelenmiştir. Bu şekilde ünitenin kılavuz yataklar açısından en tehlikeli durumları tespitedilmiştir. Mevcut bilinen çalışma şartları yeniden düzenlenerek ünitenin daha verimliçalışması sağlanmıştır. Kılavuz yatakların optimum çalışma şartları belirlenmiştir. Ayrıcakılavuz yatak içerisinde ısınan yağın soğutulması için yeni yöntemlerle eski yöntemlerkıyaslanmış yeni yöntemler içerisinde optimum şartlar deneysel çalışmalar yardımı ile eldeedilmiştir.
AISI 1010 çelik malzemenin sürtünmeli delme yöntemiyle delinmesinde delme karakteristiklerinin araştırılması
Sürtünmeli delme ince kesitli profil, boru ve saç malzemelerin delinmesinde kullanılan yeni bir delme yöntemidir. Termal delme ya da sıvayarak delme yöntemi olarak da adlandırılan bu yöntemde dönen konik sivri uçlu bir takımın malzemeye teması sonucu oluşan sürtünme ısısı ile malzemeyi yumuşatıp içine ekstrüze eder ve ince duvarlı bir kovan oluşturarak talaşsız delik açar.Bu çalışmada AISI 1010 çelik kare profiller sürtünmeli delme yöntemi ile CNC freze tezgahında delinmiştir. Çalışmada farklı sürtünme açılarına sahip sinterlenmiş karbür uçlar kullanılmış ve farklı delme parametrelerinde(sürtünme açısı, ilerleme ve delme hızı) deneyler yapılmıştır. Deneyler sonucunda delme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne, kovan biçimine ve pul biçimine etkileri incelenmiştir. Bu inceleme sonucunda yüzey pürüzlülüğüne, kovan biçimine ve pul biçimine kesme hızı ve ilerlemenin en fazla etkiye sahip olduğu görülmüştür. Kesme hızının artmasıyla kovan yüzey pürüzlülük değerleri azalarak pul ve kovan geometrileri iyileşirken, ilerlemenin artması ile yüzey pürüzlülüğü değerleri artarak pul ve kovan geometrisi bozulmuştur.
Kitre bağlayıcılı termik santral uçucu küllerinin yeni bir yapı malzemesi olarak değerlendirilmesi
Bu çalışma ile, Termik santrallerde kömürün yüksek sıcaklıkta yanması sırasında oluşan ve gözenekli bir yapıya sahip küller kullanılarak düşük yoğunlukta yapı elemanı üretilebileceği düşünülmüş ve bu yapı elemanının yalıtım malzemesi olarak değerlendirilebilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada termik santral külleri eleme işlemine tabi tutulmadan uçucu kül ve taban külü olarak ele alınmış ve bağlayıcı olarak çimentonun yanı sıra yapıştırma özelliğine sahip kitre kullanılmıştır. Bu amaçla uçucu kül-kitre, taban külü-kitre ve uçucu kül-kitre-çimento, taban külü-kitre-çimento kullanılarak yalıtım özellikli mukavemet kazandırılmış kompozit türü yapı malzemesi üretilmiştir.Deneylerde kullanılan uçucu ve taban külü, Afşin-Elbistan termik santralinden temin edilmiştir. Bağlayıcı olarak kitre ve kitre-portland çimentosu (KPÇ 325) karışımı kullanılmıştır. Bağlayıcıların cins ve yüzdelerine göre 48 adet değişik numune hazırlanmıştır. Numuneler ısı iletim katsayısı, basma, çekme, su emme, kuruma hızı, işlenebilme özellikleri, kütle ve yoğunluk değerlerinin tayini için deneylere tabi tutulmuştur.Numunelerin ısı iletim katsayılarının hesaplanmasında kullanılmak üzere cebirsel bir denklem geliştirilmiş ve bu denklemin verdiği sonuçlarla ölçüm sonuçlarının uyum içerisinde olduğu görülmüştür.Kullanılan kitre miktarındaki artışa bağlı olarak ısı iletim katsayıları 0.142 W/mK değerine kadar küçülmüştür. Buna karşılık basınç ve çekme dayanım değerleri kitre oranının % 1 değerine kadar artarken % 1.5 değerinde ise kısmi bir düşüş göstermiştir.Üretilen numunelerin su emme oranı T.S.E normlarında verilen % 30 değerinin üzerinde elde edilmiştir. Bu nedenle üretilen sıva tipi yapı malzemesinin dış sıvalarda ve su ile direkt temas edecek yüzeylerde kullanılamayacağı, buna karşılık iç sıva, çatı altı kaplama sıvası veya sandviç duvarlarda ara dolgu malzemesi olarak kullanılabileceği tespit edilmiştir.Uçucu küllerle yapılacak iç sıvaların soluma kabiliyetine sahip olduğu, testere ile kesilebildiği, vidalanabildiği, tesisat çalışmaları için kanal açılmasına müsait olduğu ve matkapla delinebildiği görülmüştür. Ayrıca numuneler farklı boyalarla işleme tabi tutulmuş ve sonuçta numunelerin boya tutma özelliğinin son derece iyi olduğu tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Kül, Kitre, Çimento, Kompozit Malzeme, Isı İletkenlik Katsayısı,
Türkiye'de mevsimlik yer altı depolu merkezi ısıtma sistemlerinin ısıl ve ekonomik analizi
ÖZET Doktora Tezi TÜRKİYE'DE MEVSİMLİK YERALTI DEPOLU MERKEZİ ISITMA SİSTEMLERİNİN ISIL VE EKONOMİK ANALİZİ Aynur UÇAR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa:171 Bu çalışmada, mevsimlik yeraltı depolu güneş katkılı konut ısıtma sistemlerinin 'uzun süreli' performansı incelenmiştir. Silindirik, prizmatik ve trapez tipi depoların kullanıldığı önerilen sistemde, ısıl ve ekonomik performanslar incelenmiş ve biribirleriyle karşılaştırılmıştır. Bu tür bir ısıtma sisteminin analizinde toprak icerindeki sıcaklık dağılımı problemi, sonlu elemanlar metodu ve ANSYS genel amaçlı paket programı kullanılarak çözülmüştür. Elde edilen su ve toprak sıcaklıklarından faydalanılarak sistemin yıllık güneş katkısı ve kazancı hesaplanmış ve grafikler halinde gösterilmiştir. Ayrıca, bu tür ısıtma sistemine İkinci Kamın analizi uygulanmış ve sistemdeki her bir elemanın ekseni kayıpları hesaplanmıştır. Bu sistem için 'enerji ekonomisi açısından ekserji kayıplarını içeren bağıntılar tanımlanarak, önerilen ısıtma sistemi için bir ekserji-ekonomik metot geliştirilmiştir. Ayrıca, kollektör alam ve depo hacminin ekonomik olarak en uygun boyutları termo-ekonomik optimizasyon yöntemi kullanılarak bulunmuştur. Teorik analizlerde, trapez depolu sistemde yıllık güneş katkısı, silindirik ve prizmatik depolu sistemlere göre daha yüksek olarak tespit edilmiş olup, dolayısıyla bu tür sistemlerin kazancı, diğer depolu sistemlere göre daha yüksek olarak hesaplanmıştır. Isıl ve ekonomik analiz sonuçlan, bu tür ısıtma sistemlerinin ülkemizin bütün bölgeleri için alternatif bir ısıtma sistemi olabileceğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: güneş enerjisi, konut ısıtma, mevsimlik depolama, ekonomik analiz, ekserji analizi, ekserji-ekonomik. XIX
Termoplastik plakların elastik ve elasto-plastik davranışlarına mesnet tipi ve malzeme parametrelerinin etkisi
ÖZET Doktora Tezi TERMOPLASTİK PLAKLARIN ELASTİK VE ELASTO- PLASTİK DAVRANIŞLARINA MESNET TİPİ VE MALZEME PARAMETRELERİNİN ETKİSİ Tamer ÖZBEN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa : 221 Bu çalışmada, ortasında dikdörtgen delik bulunan termoplastik tabakalı kompozit plakaların elastik ve elasto-plastik gerilme analizi sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Kompozit plaklarda fiber ve matriks olarak sırası ile dokuma şeklindeki paslanmaz çelik ve düşük yoğunluklu polietilen kullanılmıştır. Termoplastik plakların imalatı geliştirilen ısıl pres yardımı ile kalıp kullanılarak ısı ve basınç altında gerçekleştirilmiştir. Kompozit plakalara düşey doğrultuda uniform yüklemeler yapılmıştır. Kompozit plakalar ([0°/60]2) ve ([6%90]2) simetrik ve antisimetrik olarak birleştirilmiş dört ortotropik tabakadan meydana gelmiştir. Aynı kalınlıklara sahip her tabaka 64 eleman 288 düğüm noktasına sahiptir. Yükleme, seçilen her oriyantasyon açısı için plakanın akma noktasından başlayarak 0.0001 MPa'lık artışlar ile 25, 50, 75 ve 100 yükleme kademesinde gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda; kompozit plağın her bir tabakasında meydana gelen elastik, plastik ve artık (kalıcı) gerilmeler ve ortaya çıkan plastik bölge yayılışları, tabaka dizilim tipleri ([O°/0O]2 ve [8%0°]2) ve farklı kompozit malzemeler için ankastre ve basit mesnetli şartlan dikkate alarak elde edilmiştir. Ayrıca dikdörtgen delik boyutları ve yükleme basamaklarının etkileri de araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Elasto-plastik gerilme analizi, sonlu elemanlar metodu, termoplastik matriksli kompozitler, dikdörtgen delikli plaklar, artık gerilme. XII
Güneş enerjisi destekli mahal ısıtmasının matematiksel modellemesi
ÖZET Yüksek Lisans Tezi GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ MAHAL ISITMASININ MATEMATİKSEL MODELLEMESİ Gökhan KAHRAMAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa: 79 Bu çalışmada; Elazığ, Diyarbakır, Şanlıurfa, Bingöl, Malatya, Erzurum ve Van illeri için son on yıllık meteoroloji değerlerinin ortalamaları alınarak eğik yüzeylere gelen aylık ortalama günlük tüm güneş ışınımı miktarları hesaplanmış; ayrıca f-grafik yöntemi yardımıyla her il için güneş enerjisi destekli mahal ısıtılmasının olabilirliği ve güneşten faydalanma oranlan incelenmiştir.. Söz konusu iller için Matlab'da hazırlanan bilgisayar programı yardımıyla ekonomik analiz yapılarak sistemin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Güneş Enerjisi Destekli Mahal Isıtılması, Ekonomik Analiz, Kollektör verimi, Güneş Işınımı, f-grafik yöntemi XIV
Ekserji analizi yöntemi kullanarak doğal gazlı bir kojenerasyon tesisinin performansının değerlendirilmesi
ÖZET Yüksek Lisans Tezi EKSERJI ANALİZİ YÖNTEMİ KULLANARAK DOĞAL GAZLI BİR KOJENERASYON TESİSİNİN PERFORMANSININ DEĞERLENDİRİLMESİ Ömer Faruk CAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa: 62 Bu çalışmada İstanbul ili sınırları içerisindeki Esenyurt Termik Santralinin enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Çalışmada literatür araştırmasından sonra, kojenerasyon tesislerinin genel özellikleri, yararlan, bu tesislerde kullanılan yakıt çeşitleri ve bu tip tesislerin ülkemize kazandırdıkları ele alınmıştır. Ülkemizde şu anda işletmede olan kojenerasyon tesislerinin özellikleri tablolar halinde verilerek bu tesislerin bulunduğu bölge, tahrik ünitesi, makine tipi, kullanılan yakıt ve atık ısı sistemleri anlatılımıştır. Açık sistemler için kütle-enerji ve ekserji eşitlikleri verilmiş ve ekserji analizi bu veriler ışığında yapılmıştır. İncelenen santralin ısıl ve ekserji analizi sonucunda; birinci kanun verimi, ikinci kanun verimi, yakıt verimi, güç-ısı oranı ve proses ısı oranı tespit edilmiştir. İkinci kanun verimi %89.5 hesaplanmış olup, bu değerin kojenerasyon tesislerinin değerleri ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. Elde edilen değerlerin hesaplanabilmesinde bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Santralin ekonomik analizi sonucu ekonomik verim, geri ödeme sûresi tespit edilmiş, 4 yıl gibi bir sürede santralin kendini amorti edebildiği görülmüştür. Santralin toplam yatırım maliyetinin 173 milyon dolar olduğu göz önüne alınırsa bu fiyatın 4 yılda geri ödenebilmesi bu tip tesislerin ülkemizde daha fazla yaygınlaştırılması gerektiğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Kojenerasyon, Ekserji Analizi, Ekonomik Analiz, Termik Santral VIII
Çelik takviyeli termoplastik kompozit levhalarda elastik ve elasto-plastik gerilme analizi
ABSTRACT Master Thesis ELASTIC AND ELASTO-PLASTIC STRESS ANALYSIS REINFORCED STAINLESS STEEL THERMOPLASTIC MATRIX LAMINATED PLATES Gurbet ÖRÇEN University of Fırat Graduate School of Natural and Applied Science Department of Mechanical Engineering 2005, Page: 147 In this study, elastic and elastic-plastic stress analysis carried out by the finite element method (FEM) the thermoplastic composite laminate plates with eliptic hole. Composite layers in the laminated plates consist of the stainless steel woven fibers and the low density polyethylene. The thermoplastic matrix composite layers reinforced by long stainless steel fiber is manufactured by using molds under heating and press loading. The laminated plates [0°/- 9°] consist of four composite layers and bonded symmetrically. The composite plates under uniform transverse loading. Each layer with constant thickness is meshed into 13 elements and 69 nodes. The loading is gradually increased from yield point of the plate. The load steps increased as 0.0001 MPa at each iteration 25, 50, 75 and 100. Because of symmetry and to save time % of the thermoplastic composite laminate plate is been taken. To make the elastic, plastic, elastic-plastic and residual stresses of according to load steps and different orientation angles composite plates. According to results, stress components, which show difference symmetricaly, have been obsorved in the 1. and 8. plates. Also, it has been seen that stresses had been intersified around the eliptic hole. Key Words: Elasto-plastic stresses analysis, thermoplastic matrix composites, finite element method, plates with eliptic hole, elastic stresses;, residual stresses IV
Autonomous truck-trailer parking - path planning and path tracking control
Maneuvering a truck-trailer system while docking is extremely challenging. This study aims to alleviate this problem by presenting a novel cascade path planning framework and an enhanced path-following control framework for autonomous semi-trailer docking. In the proposed system, the cascade path planning framework generates kinematically feasible and drivable maneuvers for trailer parking and the path-following control framework introduces adaptive controllers that utilize gain scheduling for forward and reverse path-following tasks in docking maneuvers to increase the robustness and path-following performance. In the cascade path planning approach, a realistic and deterministic parking behavior model, iterative analytical method (IAM), is proposed and combined with an enhanced Closed-Loop Rapidly Exploring Random Tree (CL-RRT) approach. Cascade path planning approach combining CL-RRT with IAM mimicking real-world parking practice enables generation of both kinematically feasible and deterministic parking maneuvers with obstacle avoidance. For evaluation, different parking scenarios are generated and selected through a developed case generation tool. The proposed path planning approach is evaluated through MATLAB simulations for performance evaluation. The results achieved a noticeable success with a high rate of generated feasible maneuvers for truck-trailer parking. In the proposed path following control framework, the system includes an improved pure pursuit controller with adaptive look-ahead distance for forward path following; a cascade controller of reverse pure pursuit, and a gain-scheduled linear-quadratic (LQ) control for reverse path-following. In the evaluation of the path-following performance of forward and reverse controllers, the closed-loop system of path-following controllers with the truck-trailer kinematic model is simulated in MATLAB/Simulink for various test cases, and the results are compared with those of other studies. Furthermore, different docking scenarios are generated via the cascade path planning algorithm for autonomous semitrailer docking. These are tested with a high-degree semi-trailer model within the IPG TruckMaker simulation environment, and with a full truck-trailer vehicle in the test field. The results of both simulations and physical testing clearly demonstrate improvements in terms of the control problem formulation, i.e. the stabilized path-following is obtained with acceptable path-following errors.
In-process monitoring and qualification of SLM produced nickel based superalloys using eddy current inspection method and a novel EC array probe design
Additive manufacturing gives high flexibility to part designers on the manufacturability of optimized and complex parts. This advantage brings a part inspectability challenge. In this study, the Eddy Current Array sensor application is investigated as an in-process monitoring/inspection method and discussed as an L-PBF layer acceptance technique for the volumetric qualification of aerospace parts. Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) process produced Inconel 625 test samples are used for data collection. Intentionally defects are created by using a waterjet-guided laser system to trial the L-PBF in-process eddy current inspection capability.
MEMS compatible highly doped piezoresistive silicon nanowires: fabrication and electromechanical characterization
Electromechanical properties of silicon nanowires attract technological and scientific interest due to their enormous potential of miniaturization and replacement of conventional transduction schemes. For this purpose, piezoresistivity is mainly employed. Piezoresistive response can differ due to fabrication technique, dopant type, dopant concentration, crystallographic orientation, temperature and humidity. In this dissertation, a specific nanowire array architecture is studied through four-point bending tests. Mechanically coupled vertical silicon nanowire arrays are considered as the building blocks of new generation resonators and their piezoresistivity characteristics play key role in designing such devices. Two different test setups are used. In the first setup indirect bending is induced as an adhesive layer is present between the device under test and a carrier silicon strip. Second setup provides direct bending of silicon nanowire arrays. 3D simulations are carried out to obtain strain of the nanowires. Effective gauge factors are extracted as -29.2±6.47 (standard deviation) for indirect bending, and -105.37±8.12 (standard deviation) for direct bending, providing a clear indication regarding the effect of the adhesive layer used in testing. This work is the first study providing the gauge factor estimation of the vertically stacked silicon nanowires. In addition, this electromechanical study provides substantial experimental evidence as it provides a comparative quantification of direct and indirect bending on nanowire piezoresistivity characterization.
Flexible PVDF-TrFe piezoelectric energy harvesters for structural health monitoring applications in wind turbines
The field of microelectronics has made tremendous advancements, resulting in the emergence of various electronic devices that have become commonplace in daily life. The continual advancement of energy harvesting technologies has reduced these devices' cost, size, weight, and power needs; therefore, the formation of distributed environments, has been made feasible as a consequence of this. The existing energy storage capacity continues to be the major factor in determining the size, mass, and cost of modern electronic equipment. This is because the rate of technical advancement is substantially slower than in the past. Batteries typically lead people to be worried about the influence that their disposal has on the environment as well as the feasibility of replacing them in systems. Because of this difficulty, there was substantial growth in interest in the solutions of energy harvesting, which are predicted to address the challenges that are brought on by the energy sources utilized in electronic devices. This thesis introduces a flexible piezoelectric energy harvester that could be used for monitoring structural health. Recent energy costs and efforts to reduce emissions necessitate advancements in renewable energy technology. Due to the inability to use sensors in harsh environments, modern wind turbine instrumentation is expensive and frequently employs indirect measuring techniques. Health monitoring technologies for the establishment of a distributed sensor network can be used to increase productivity and reduce emissions while ensuring safety. The most recent SHM systems have low-power sensors and wireless communication components, both of which can be powered by the outputs of energy harvesters. It is possible to obtain energy from the environment around autonomous sensor systems, which can then be used to power the systems. In the thesis, a flexible piezoelectric wind energy harvester will be presented. The piezoelectric sensor layer was constructed with polyvinylidene fluoride- trifluoroethylene (PVDF-TrFE). Fabrication, characterization, and modeling of piezoelectric energy harvesters (PEHs) will be discussed. Two different piezoelectric energy harvesting devices were designed and compared. The output voltage and current characteristics were analyzed in a wind test apparatus. The electrical, mechanical, and chemical properties of the PVDF-TrFE material were examined. The harvester's output power and current values were sufficient to power a MEMS pressure sensor with a maximum of 291.34 µA for current and 937.01 mV for voltage under wind pressure, resulting in a power value of 272.99 µW.
Prototip badem kırma makinasının tasarımı, imalatı ve kırma verimliliğinin araştırılması
ÖZETYüksek Lisans TeziPROTOTİP BADEM KIRMA MAKİNESİNİN TASARIMI, İMALATI VEKIRMA VERİMLİLİĞİNİN ARAŞTIRILMASIEkrem KÜÇÜKDEVLETFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüMakine Mühendisliği2006, Sayfa:34Bu araştırmada, badem çekirdeklerinin kırılmasını sağlayan prototip bir kırma makinasınıntasarımı ve imalatı yapıldı. Daha sonra çekirdekler; farklı ıslatma sürelerinde (1, 2 ve 4 saat), farklıçene açıklarında (13, 13.5 ve 14 mm) ve farklı devirlerde (50, 75, 100 d/d) kırılarak denendi.Maksimum verimi gösteren grafikler hazırlandı.Anahtar Kelimeler: Badem, badem kırma makinası
Kurşunlu benzin kullanımına uygun motorların kurşunsuz benzinle çalıştırılması halinde ortaya çıkan problemlerin incelenmesi
ÖzetYüksek Lisans TeziKURŞUNLU BENZİN KULLANIMINA UYGUN MOTORLARIN KURŞUNSUZ BENZİNLEÇALIŞTIRILMASI HALİNDE ORTAYA ÇIKAN PROBLEMLERİN İNCELENMESİTürkay YILMAZERFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüMakina Mühendisliği Anabilim Dalı2006, Sayfa: 105Bu çalışmanın amacı, kurşunlu benzinin motor parçaları üzerindeki etkilerini ve çevreseletkilerini araştırmaktır. Katalitik konverter bulunmayan ve sert süpaplara sahip motorlu taşıtlardakurşunlu veya kurşunsuz benzin kullanılabilir. Yumuşak süpapları olan genellikle eski motorlara sahiptaşıtlarda kurşunsuz benzin kullanılmamalıdır.Yakıttaki kurşunun etkilerini gösterebilmek için bazı karşılaştırmalar yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Kurşunsuz Benzin, İçten Yanmalı Motor
Optimum lüle şeklinin çarpan jet üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Bu tezde, çarpan jetlerde optimum lüle (nozul) şeklini belirlemek amacıyla deneysel birçalışma gerçekleştirilmiştir. Çalışmada lüle şekli olarak farklı çaplarda düz dairesel tip lüleler veeş eksenli lüleler kullanılmıştır. Düz dairesel lüleler iç çapları d=7.9, 10.8, 13.8 ve 23.1 mmolan düz dikişsiz alüminyum borulardır. Eş eksenli lüle tipinde; dışta 13.8 mm iç çapındaki düzdairesel boru mevcuttur, içte ise dış çapı 9.8, 8 ve 6.2 mm olan dairesel borular ana borununmerkeziyle çakışacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu yedi farklı lülenin her biri, ısıtılmış düz birplakaya çarptırıldığında oluşan ısı transferi, boyutsuz Nusselt sayısı cinsinden elde edilmiştir.Çalışmada kullanılan çarpma levhası, içerisinden buhar geçirilen ince bir kanalın ön yüzeyidir.Böylece sabit sıcaklık sınır şartı sağlanmıştır.Bu lülelerin çarpma olmadan, yani serbest jet ortamındaki akış karakteristiği (ortalamahız ve türbülans şiddeti) hassas ölçümlü bir sıcak tel anemometre ile tespit edilmiştir. Ayrıcadüz dairesel lülelerin levhaya çarpma olması durumunda, çarpma levhasına yakın alanda hız vetürbülans şiddeti değerleri tespit edilerek çarpma bölgesi akımı incelenmiştir (yalnızca dörtdairesel lüle kullanılmıştır, eş-eksenliler değil). Hem hız değerleri hem de sıcaklık değerleribilgisayar kontrolü bir data toplayıcısıyla ölçülmüş ve kaydedilmiştir.Çalışmada elde edilen dataların belirsizlik analizi yapıldığı gibi, bu datalardanistatistiksel regresyon analiziyle ampirik bağıntılar elde edilmiştir.Lüle çapının çarpan jetle soğutma olayında çok önemli bir parametre olduğugörülmüştür. Aynı Re sayısı değerinde, lüle çapını değiştirmek hız ve türbülans değerinietkilediğinden levha yüzeyi üzerindeki soğuma karakterini de değiştirmiştir.Özellikle eş-merkezli jetlerin bir yüzeye çarpmasında yüzeyin mevcut durumundaölçüm zorlukları nedeniyle yüzey üzerinde akış karakteristiği ölçümü ilgili literatürde pekrastlanılmamıştır. Bu çalışma ilgili alanda söz konusu eksikliği doldurmaya yöneliktir. Eş-eksenli lülelerde, iç içe geçen iki borunun iç/dış çap oranının, dolayısıyla da bu kesitlerdengeçen akış hızı oranlarının soğuma üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: çarpan jet, eş eksenli jet, dairesel jet, ısı transferi, akış dinamiği
Doğalgazla çalışan bir kombine çevrim santralın tasarımı, optimizasyonu ve enerji verimliliği
Türkiye'de doğalgaz; kentlerde konutsal enerji gereksinimlerinin karşılanmasında ve elektrik üretiminde vazgeçilmez temel fosil yakıt konumuna gelmiştir. Elektrik üretiminde doğalgazın payı %50'lere doğru artmaktadır. Bunun başlıca nedeni, doğalgazlı kombine çevrim santrallerinin, verimlerinin kömürlere kıyasla yüksek, yatırım maliyetlerin çok daha düşük ve kurulma sürelerinin daha kısa, işletme ve bakım onarımlarının daha kolay olmasıdır. Bunun yanında Türkiye'de enerji yatırımlarında uzun süre geçikmeler meydana gelmiş, ülke ekonomisindeki değişken koşullarının tepe noktalarında, kısa dönemli elektrik açıklarıyla karşı karşıya kalmıştır. Yeterli yatırım kaynaklarının olmaması, yerli ve yabancı yatırımcılara yap ? işlet- denet yöntemi ile yüksek fiyatlarda elektrik alım garantisi verilmesi ile doğalgazlı kombine çevrim santrali kurulması çok cazip hale gelmiştir. Doğalgaz fiyatlarının hızlı ve büyük oranlarda artış göstermesi, başta Rusya olmak üzere, doğalgaz ve Petrol sağlayan ülkelerin, bunları bir politik ve ekonomik baskı aracı olarak kullanması, kombine çevrim santralleri konusundaki girişmecileri yeniden düşünmeye yöneltmiştir. Acil elektrik gereksinimi duyulan hallerde, yine doğalgazlı kombine çevrim santralleri uygulaması devam etse de, uzun dönemde temiz kömür teknolojilerine dayanan, bileşik ısı ? güç (koajenerasyon) ve kombine çevrim santralleri, elektrik üretiminde yeniden öne çıkmaya aday görülmektedir. Bu çalışmanın amacı, kombine çevrim santral yapısı, bu yapılardaki Ar ? Ge'sel değişiklerin kavranarak, bunların gönümüz enerji fiyatları ve teknolojilerine uygun enerji verimliliği çalışmalarında uygulamaktır. Böylelikle, bir yandan yeni kurulacak kombine çevrim santrallerinin işletme ekonomisi yününden en uygun biçimde kurulmaları, diğer yandan da 20 yıldır çalışan kombine çevrim santrallerin rehabilitasyonunu gerçekleştirerek, daha az yakıt kullanılarak çalışmalarını sağlamaktır. Verim ve kapasite artırıcı bazı önlemlerin yanında, en kolay ve en az yatırım ile gerçekleştirilebilecek başlıca enerji verimliliği çalışması, kombine çevrim santrallerinde kompresör girişinde yağmurlama yaklaşımı ile yakma havasının soğutulması ve debisinin artırılması ile sistem performansının iyileştirilmesidir. Bu çalışmada, kombine çevrim santralinin sistem yapısı incelenmiş, çevrim yapısının modellenmesi ve optimizasyonuna yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bunun ardından, kompresör girişinde yağmurlama uygulamasının sistem performansına etkisi incelenmiştir. Çevrimsel ısıl performans analizlerinde THERMOFLOW paket programının termodinamik analizleri ile ilgili THERMOFLEX paket programı kullanılmıştır. Sistemin mekanik boyutlandırılması ve termo-ekonomik analizler için, bu programın PEACE program paketi kullanılması gerekmektedir. PEACE sonuçları, Solid Works vb. CAD ? CAM uygulamaları ile tasarım ve imalat moduna geçme olanağının sağlayabilir. Ayrıca, Solid Works sonuçları, ANSYS programına yüklenerek, santralin kritik noktalarında gerilim analizlerin yapılması böylelikle, sistemin işletme ömrü boyunca uygun biçimde çalışması güvence altına alınabilir.
Alümina takviyeli alüminyum esaslı kompozitlerin frezelenmesinde kesme parametrelerinin işleme performansına etkisi
Bu çalışmada, hacimce %15 Al2O3 parçacık takviyeli Al6Zn2Mg2Cu alüminyum esaslı kompozit; sıvı faz sinterleme yöntemi ile üretilmiştir. Üretimden sonra tavlanmış ve mekanik özellikleri test edilmiştir. Daha sonra, yüzey frezeleme yöntemi ile işleme sırasında oluşan kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü ve yığma kenar yüksekliği ölçülmüştür. Yüzey frezeleme işlemlerinde üç farklı kesici takım (kaplamasız WC, TiN kaplamalı WC, TiCN kaplamalı Al2O3), üç farklı kesme hızı (90, 120, 150 m/dak), üç farklı ilerleme hızı (0,08, 0,12, 0,16 mm/diş) ve sabit kesme derinliği (1 mm) kullanılmıştır. Sonuç olarak; kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü ve yığma kenar oluşumu açısından ilerleme hızının kesme hızından daha etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca, ilerleme hızının artmasıyla kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğünün arttığı, yığma kenar yüksekliğinin azaldığı görülmüştür. Ayrıca, bu işleme koşullarında en iyi başarım kaplamasız WC takım ile elde edilmiştir.
Catıa V5 programı ile izotropik ve anizotropik malzemeden yapılmış makina elemanlarında gerilme analizi
ÖZETYüksek Lisans TeziCATIA V5 PROGRAMI LE ZOTROP K VE AN ZOTROP K MALZEMEDENYAPILMIŞ MAK NA ELEMANLARINDA GER LME ANAL ZAvni D LLFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüMakine Mühendisliği Anabilim Dalı2006, Sayfa: 68Bu çalışmada, gövdesinde dairesel kesitli çevresel boşluk bulunan içi boş silindirşeklindeki bir makine elemanının, Catia V5 programı kullanılarak bilgisayar ortamındagerilme analizi yapılmıştır.Birinci bölümde, konuya giriş yapılarak problem tanıtılmaktadır. kinci bölümdekırılma mekaniği ve üçüncü bölümde de sonlu elemanlar hakkında genel bilgi verilmekte vebu konuda yapılmış çalışmalar belirtilmektedir.Dördüncü bölümde, Catia V5 paket programı hakkında genel bir bilgi verilmektedir.Beşinci bölümde ise, çalışmanın konusunu teşkil eden makine elemanının geometrinintanımlayan parametrelerin farklı değerleri için gerilme analizi gerçekleştirilmiştir.Yapılan çalışmada, dairesel kesitli çevresel boşluğun çapı ile merkezsinin silindireksenine olan uzaklığı değiştirilerek gerilme dağılımları elde edilmekte, karşılaştırmalaryapılmakta ve ortaya çıkan farklılıklar yorumlanmaktadır. Daire kesitli çevresel boşluğunçapının içi boş silindirin et kalınlığına oranı büyüdükçe , maksimum gerilme değeri debüyümektedir.Anahtar Kelimeler: Kırılma Mekaniği, Catia, Gerilme Analizi, Dairesel Kesitli ÇevreselBoşluk.
An adaptive admittance controller for collaborative drilling with a robot based on subtask classification via deep learning
In this thesis, we propose a supervised learning approach based on an Artificial Neural Network (ANN) model for real-time classification of subtasks in a physical human-robot interaction (pHRI) task involving contact with a stiff environment. In this regard, we consider three subtasks for a given pHRI task: Idle, Driving, and Contact. Based on this classification, the parameters of an admittance controller that regulates the interaction between human and robot are adjusted adaptively in real time to make the robot more transparent to the operator (i.e. less resistant) during the Driving phase and more stable during the Contact phase. The Idle phase is primarily used to detect the initiation of task. Experimental results have shown that the ANN model can learn to detect the subtasks under different admittance controller conditions with an accuracy of 98% for 12 participants. Finally, we show that the admittance adaptation based on the proposed subtask classifier leads to 20% lower human effort (i.e. higher transparency) in the Driving phase and 25% lower oscillation amplitude (i.e. higher stability) during drilling in the Contact phase compared to an admittance controller with fixed parameters.
Yüksek tibial osteotomi için kullanılan plakların biyomekanik karekterizasyonu
ÖZETDoktora TeziYÜKSEK TİBİAL OSTEOTOMİ İÇİN KULLANILAN PLAKLARINBİYOMEKANİK KAREKTERİZASYONUAhmet YARDIMEDENFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüMakina Mühendisliği Anabilim Dalı2006, Sayfa: 147Medialden Açık Kama Osteotomisi tekniği ortopedi kliniklerinde oldukça sık kullanılanve izole varus gonartrozlu hastaların erken dönem cerrahi tedavisinde tercih edilen metottur. Bumetotta osteotomi aralığının tespiti amacıyla farklı tasarımlı, kama destekli plaklarkullanılacaktır.Bu çalışmada 875 N ağırlığında, 30 yaşındaki bir erkeğin sağ tibiasının bilgisayarlıtomografi görüntüsü alınarak, söz konusu plakların eksenel yüklemelere karşı stabiliteleri veeksenel basma, burulma ve değişik yükleme açılarında (α) uygulanan sabit yüklemeler sonundatibiada oluşabilecek kırılma yerlerinin tespit analizleri, sonlu elemanlar paket programı ANSYSile yapılmıştır. Tibiaya farklı yükleme açılarında (α) uygulanan yükler sonucunda, yüklemeaçısının (α) artması ile tibia üzerinde oluşan gerilmelerde azalma görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Proksimal tibial osteotomi, Tibia, Biyomekanik, Sonlu elemanlar metodu,ANSYS
Yağ pompalarında kullanılan sikloidal dişlilerin CNC freze tezgahlarında imalatlarının araştırılması
ÖZETYüksek Lisans TeziYAĞ POMPALARINDA KULLANILAN SİKLOİDAL DİŞLİLERİN CNCFREZE TEZGAHLARINDA İMALATLARININ ARAŞTIRILMASIMak. Müh. Yunus ORTAÇFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüMakine Mühendisliği Anabilim Dalı2006, Sayfa 78Günümüzde yağ pompalarında kullanılan Sikloidal dişli çarkların imalatlarındakarşılaşılan güçlükler önemli bir sorun oluşturmaktadır. Özellikle bu dişlilerin diş profilleribirbirinden farklı iki eğriden oluştuğundan, Sikloidal dişli çarklarda hatasız bir diş profili açmakçok güçtür. Bu çalışmada, son yıllarda imalat sektöründe Bilgisayar Destekli Nümerik Kontrollü(CNC) freze tezgahlarının yaygınlaşması göz önünde bulundurularak, piyasalardaki Sikloidaldişli çark imalatlarına bir katkı sağlamak için bu tezgahlardan yararlanabilme olanaklarınınaraştırılması ve bu dişliler için genel bir CAM programının geliştirilmesi amaçlandı.Bu amaç için, ilk önce geleneksel Sikloidal dişli çark imalat yöntemleri incelendi. Buyöntemlerin incelenmesinden sonra, CNC freze tezgahlarında Sikloidal dişli imalatı için eksenelve radyal olmak üzere iki imalat yöntemi belirlendi. Bu yöntemlerden radyal işleme yöntemineIgöre, Sikloidal dişliler için genel amaçlı bir imalat programı hazırlandı. Bu program ileSikloidal dişli çarkların CNC freze tezgahında düz alınlı parmak freze çakıları ile imalatlarıgerçekleştirildi. Daha sonra, imal edilen dişlilerin hata analizlerini yapmak için MATLABprogramlama ile bir bilgisayar programı geliştirildi. Geliştirilen bu program yardımıyla imaledilen dişli çarkların diş profilindeki sapmaların değişim grafikleri çizdirildi. Ayrıca, CNC frezetezgahında Sikloidal dişli çarkların imalat süresinin önceden tahmin edilebilmesi için çokluregresyon yöntemi kullanılarak uygun bir model geliştirildi. Geliştirilen bu modele göre imalatsüreleri deneysel ve teorik olarak karşılaştırıldı.Sonuç olarak; CNC freze tezgahlarında parmak freze çakıları ile imal edilen Sikloidaldişlilerin, diş profillerinin üzerinden yapılan ölçüm sonuçlarına göre sanayide kullanılmayaelverişli olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Sikloidal dişli çark, CNC freze tezgahı, CAM programı, Diş profili hatası,İşlenme süreleri, Sikloidal yağ pompası.II
PLC ile ısıtma havalandırma ve soğutma sistemlerinin optimum denetimi
ÖZETYüksek Lisans TeziPLC LE ISITMA HAVALANDIRMA VE SOĞUTMA S STEMLER N N OPT MUMDENET MEkrem YILDIZFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüMakina Mühendisliği Anabilim Dalı2006, Sayfa : 73Bu çalışmada değişken hava debili iklimlendirme sisteminin modellenmesi simülasyonuve kontrolü yapılmıştır. Yapılan modelde göz önüne alınan iki zon , soğutucu serpantin,soğutucu ünitesi, damper, fan, thermocupol ve kanallar için bünye denklemleri çıkarılarakalt modeller oluşturulmuş ve değişken hava debili iklimlendirme sisteminin tüm modeli eldeedilmiştir. Modellerin bilgisayar ortamına aktarılmasında Matlab/Simulink programlamadili kullanılmıştır. Matlab/Simulink program dilinde modellere ve kontrol sistemine ait blokdiyagramlar oluşturularak bir bilgisayar programı hazırlanmış, oluşturulan blokdiyagramları birbiri ile ilişkilendirilerek tüm sistem modelinin bilgisayara aktarımıgerçekleştirilmiştir. Sistem zamana bağlı anlık çözümleri, her zonun ve modelde göz önünealınan her iklimlendirme sistemi cihazının giriş ve çıkış değerlerinin, belirlenen konforşartlarına göre kontrolü göz önüne alınarak elde edilmiştir. Simülasyon sonucunda sistemde,her noktada her zaman adımında sıcaklık değerleri, hava debileri, ve zonlardaki konforşartlarının sağlanması için gerekli damper açıklık oranları bulunmuştur. Elde edilensonuçlar grafikler halinde sunulmuştur. Aynı zamanda deney setinden alınan değerlere bağlıolarak elde edilen grafikler ile teorik çalışmada elde edilen grafikler karşılaştırılaraksonuçlar incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: klimlendirme, Denetim, Simulasyon.
Modelling and characterization of porous fabric reinforcement permeability and compressibility in composite materials manufacturing
Through-thickness permeability of an E-glass non-crimp fabric (NCF) was modeled and characterized experimentally. Characterization setup used previously in various studies was modified. The number of layers used in an experiment was reduced and a new approach was designed to adjust the fiber volume fraction of the fabric preform. In-plane permeability components of a biaxial fabric was characterized by 2D (radial) flow experiment. Scatter between experimental results was observed similar to previous results in literature. Compressibility of a NCF was characterized using a vacuum infusion setup, pressure regulator and structured light scanning (SLS) system. Compared to previous study in our research lab, a new experimental SLS schedule was designed and tested for compressibility characterization. The accuracy of a single SLS measurement was low, however it was shown that repeated measurements had a better accuracy which made our SLS system suitable to monitor the part thickness variation with time. The variation of fiber volume fraction within the porous tows of a woven fabric was numerically investigated using ANSYS Fluent. In general, permeability of a tow assembly in a unit cell with spatially varying fiber volume fraction was lower than uniformly distributed fiber volume fraction. A dual scale model was prepared and verified by comparing its results with another study and its case studies available in the literature. Our model allows accounting any local variation in fiber volume fraction. This thesis contributes to the literature by presenting a new approach in modelling of fabric reinforcement permeability and compressibility which accounts for the non- uniformity of fiber distribution and the local variation of fiber volume fraction. Thus, it can be a guide to an appropriate model for different levels of fiber nesting of compacted fabric layers, as observed in composite manufacturing processes such as resin transfer molding and vacuum infusion.
Quality failure detection technique in simultaneous and sequential multi-valve plastic injection molding
The plastic injection (PI) process has the nonlinear and time-varying complex dynamic characteristics of the batch processes, and the continuity of the process depends on the long-term experienced and skilled operators. The increase in the design complexity requirements, the use of new materials to reduce environmental effects, and energy consumption minimization requirements increase the control studies about PI. Failure detection in the PI process is critical for increasing the automation level of the process and reducing the scrap rate. In recent years, quality failure detection methods and smart injection strategies have been developed and utilized in PI to increase control over the process. This thesis mainly focused on developing failure detection techniques for simultaneous and sequential multi-valve PI molding. Three main criteria are questioned in the proposed method: high quality failure detection rate, sustainability in the production, and feedback substructure. Different trials are conducted, and an iterative approach is used to construct the method. Confusion matrices and hypothesis evaluation metrics such as accuracy (Acc), precision (Pr), and sensitivity (Sn) are used to measure the proposed technique's success. An iterative approach is used to satisfy the criteria, and studies started with time series-based approaches. Time series approaches neither have feedback substructure nor sustainability. Therefore, data windowing approaches are implemented, and criteria are satisfied. Cavity sensors (CS) and valve timings are the primary sources of information, and the only collected input from the injection molding machine (IMM) is the injection start signal. Thus, a failure detection method that is independent of the IMM is proposed in this study. Quality failure detection in multi-valve PI molding is presented in this study. Timings of the valves are collected via a programmable logic controller (PLC), while sensor outputs are collected with a custom-developed data acquisition device (ADCR). Collected sensor profiles and timing information are matched and transferred to the electrical panel, which can store, analyze, and configure the upcoming data. Labeled data is used to construct a learning-based failure detection algorithm and valve time feedback. The study focuses on analyzing the cavity pressure (CP) sensor and derivative profiles with the sliding data windowing technique. Additionally, the labeled time series CP profile is analyzed with Python's Time Series Feature Extraction on Basis of Scalable Hypothesis library (TSFRESH), and the most critical parameters are evaluated and selected for the learning algorithm. To evaluate the quality of the product, features are extracted from the windowed CP sensor profile, windowed pressure derivative profile, cavity temperature (CT) sensor, valve opening times, and TSFRESH. Different learning algorithms such as k-nearest neighbor (KNN), support vector classifier (SVC), and logistic regression (LR) are used for failure detection. Thus, a learning algorithm is created, and a new method that has high quality failure detection rate, sustainability in production, and feedback substructure is proposed for multi-valve PI processes.
Robot-assisted drilling on curved surfaces with haptic guidance under adaptive admittance control
Drilling a hole on a curved surface with a desired angle is prone to failure when done manually, due to the difficulties in drill alignment and also inherent instabilities of the task, potentially causing injury and fatigue to the workers. On the other hand, it can be impractical to fully automate such a task in real manufacturing environments because the parts arriving at an assembly line can have various complex shapes where drill point locations are not easily accessible making automated path planning difficult. In this work, an adaptive admittance controller with 6 degrees of freedom is developed and deployed on a KUKA LBR iiwa 7 cobot such that the operator is able to manipulate a drill mounted on the robot with one hand comfortably and open holes on a curved surface with haptic guidance of the cobot and visual guidance provided through an AR interface. Real-time adaptation of the admittance damping provides more transparency when driving the robot in free space while ensuring stability during drilling. After the user brings the drill sufficiently close to the drill target and roughly aligns to the desired drilling angle, the haptic guidance module fine tunes the alignment first and then constraints the user movement to the drilling axis only, after which the operator simply pushes the drill into the workpiece with minimal effort. Two sets of experiments were conducted to investigate the potential benefits of the haptic guidance module quantitatively (Experiment I) and also the practical value of the proposed pHRI system for real manufacturing settings based on the subjective opinion of the participants (Experiment II). The results of Experiment I conducted with 3 naïve participants, show that haptic guidance improves task completion time by 26% while decreasing human effort by 16% and muscle activation levels by 27% compared to no haptic guidance condition. The results of Experiment II, conducted with 3 experienced industrial workers, show that the proposed system is perceived to be easy to use, safe, and helpful in carrying out the drilling task.
Proses seçiminde kullanılacak karar destek sisteminin oluşturulması
Yakın zamana kadar imal usullerinin yetenekleri oldukça sınırlı olduğundan, bir ürünün imalatı için uygulanabilecek aday proses sayısı da sınırlı kalmaktaydı. Fakat gelişen teknolojiye paralel olarak hemen hemen bütün proseslerin yetenekleri geliştirilmiş ve istenilen kalitede imalat için aday proseslerin sayısı artmıştır. Bunların bir sonucu olarak da aday prosesler arasından en uygun olanını seçme işinin sistematik bir şekilde yapılması ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada bu ihtiyacın giderilmesine yönelik olarak; imalatı yapılacak bir ürün için alternatif prosesler arasından en uygun prosesin seçiminde kullanılacak bir karar destek sistemi (PROSEÇ) geliştirilmiştir. PROSEÇ oluşturulurken literatürde mevcut olan birbirinden bağımsız çalışmalar bir araya getirilerek IF-THEN formatında akış şemaları oluşturulmuştur. Daha sonra bu akış şemaları Visual Stüdio 2008 yazılım programına aktarılmış ve seçim işleminde kullanılabilecek program niteliğinde bir veri tabanı oluşturulmuştur. Son aşamada ise geliştirilen program gerçek hayattan çeşitli uygulamalar ile test edilmiş ve programın proses seçiminde oldukça faydalı sonuçlar sağladığı görülmüştür.
İçerisinde ısıtılmış bir oyuk bulunan bir kanalda karma taşınımın ve akışın incelenmesi
ÖZETYüksek Lisans TeziÇER S NDE ISITILMIŞ B R OYUK BULUNAN B R KANALDA KARMA TAŞINIMIN VEAKIŞIN NCELENMESGülay H LLEZ KAYAFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüMakine Mühendisliği Anabilim Dalı2007, Sayfa : 102Bu çalışmada içerisinde tabandan ısıtılmış bir oyuk bulunan bir kanalda Laminar karmataşınım (doğal ve zorlanmış taşınım) problemi ANSYS-Flotran kodu kullanılarak incelenmiştir.Çalışmada akışkan olarak hava kullanılmaktadır (Pr = 0.71). Akışkan kanala T0 sıcaklığında oyuktakitaban sıcaklığından daha soğuk olarak girmektedir (T0
Ni-Ti alaşımı bir implant üretimi ve in vivo koşullarında biyouyumluluğunun incelenmesi
Bu çalışmada, atomik olarak %50.5 Ni olan Ni ve Ti tozları 12 saat süreyle karıştırılarak farklı basınçlarında (50, 75 ve 100 MPa) soğuk olarak preslendi. Daha sonra Ni-Ti kompaktları farklı ön ısıtma sıcaklığı (200, 250 ve 300oC) ve ısıtma hızlarında (30, 60 ve 90oC/dak) SHS (kendi kendine ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi) yöntemi ile sentezlenerek gözenekli ürün elde edildi. Gözenek oranı, mikroyapı, mekanik özellikler ve in-vivo ortamdaki biyouyumluluk üzerinde soğuk presleme basıncı, ön ısıtma sıcaklığı ve ısıtma hızının etkisi araştırıldı. Sentezlenmiş ürünün gözenek oranı % 50.7-59.7 aralığındadır. Basma mukavemeti ise 29.17?120.89 MPa arasında ölçüldü. Presleme basıncı, ısıtma hızı ve ön ısıtma sıcaklığının gözenek mikroyapısı ve morfolojisi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu görüldü. Gözenekli üründe ikincil fazlarla birlikte NiTi fazının baskın olduğu görüldü. Sentezlenmiş numunenin gözenek morfolojisi, mikroyapısı, mekanik özellikleri ve in-vivo ortamdaki biyouyumluluğu üzerinde presleme basıncı, ön ısıtma sıcaklığı ve ısıtma hızının önemli bir etkiye sahip olduğu görüldü.
Düşey borulu toprak kaynaklı ısı pompasının konut iklimlendirme sistemlerinde mevsimlik davranışının araştırılması
Dünya enerji tüketiminin önemli bir kısmı konut ısıtma ve soğutmasından kaynaklanmaktadır. Isı pompaları yüksek kullanım verimlerinden dolayı, klasik ısıtma ve soğutma sistemlerine kıyasla birçok uygulamada tercih edilmekte ve yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bunlardan birisi olan toprak kaynaklı ısı pompası (TKIP) sistemleri, genellikle ticari ve konutsal binaların ısıtılması ve soğutulmasında kullanılmaktadır. Yıl boyunca toprak sıcaklığının hemen hemen sabit (kararlı) olması, bu tip ısı pompalarının kullanımını ekonomik ve çevresel açılardan çok cazip kılmaktadır. Bu ısı pompalarında toprak, ısıtma için ısı kaynağı ve soğutma için de ısı kuyusu olarak kullanılır. TKIP sistemleri, ısıyı kışın topraktan binaya yazın da binadan toprağa transfer ederler.Bu çalışmada, düşey sondaj kuyuları Elazığ'da ısıtılacak ve soğutulacak bir köy evinin bahçesinde üç farklı derinlikte (30, 60 ve 90 m) açılmıştır. Bu amaçla ilkin, toprak ısı değiştiricisinin bulunduğu jeolojik yapının ısıl iletkenliğini ve ısıl direncini tespit etmek için bir ısıl iletkenlik testi yapılmıştır. Düşey tip tekli U-borulu toprak ısı değiştiricileri konutta bulunan ve ulusal imkânlarla imal edilen bir TKIP ünitesine bağlanmıştır. Sondaj derinliğinin ısıl sistem performansı üzerindeki etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Ayrıca, kurulan TKIP sisteminin ekserji verimleri, sondaj derinliğinin fonksiyonu olarak hem soğutma hem de ısıtma sezonu için belirlenmiştir. Bu çalışmada ayrıca, U-şekilli ısı değiştiricisi borusunu çevreleyen ve ısıl olarak iletken bentonit dolgunun ısıl davranışı modellenmiştir. Bu maksatla, U-borulu toprak ısı değiştiricisi ile bağlantılı boru-dolgu oluşumundaki ısı transferini hesaplamak için sonlu eleman analizi gerçekleştirilmiştir. Tezin son kısmında, kurulan TKIP sisteminin modellenmesi için Yapay Sinir Ağları (YSA) ve Uyarlamalı Bulanık Sinirsel Ağları (UBSA) yöntemleri kullanılmış ve karşılaştırılması yapılmıştır. Bu yöntemlerde, su-antifriz karışımı ve yoğuşturucudaki/buharlaştırıcıdaki hava giriş ve çıkış sıcaklıkları kullanılarak sistem performansı tahmin edilmiş ve UBSA'nın TKIP sisteminin modellemesi için daha uygun olduğu tespit edilmiştir.Soğutma ve ısıtma deneylerinin sonuçlarına göre, en yüksek sistem performansı, 90 m derinlikteki ısı değiştiricili sistem için elde edilmiştir. Bu sistemlerde, sondaj kazı maliyetleri azaltılabilirse ve ısı pompası ekipmanları tamamen ulusal teknoloji ile üretilebilirse, ülkemiz için büyük yararlar sağlanacaktır.Anahtar Kelimeler: Toprak kaynaklı ısı pompası, deneysel performans, ısıl duyarlılık testi, sonlu eleman metodu, yapay sinir ağları, uyarlamalı bulanık sinirsel ağlar.
Çekirdekli üzüm kurutmada güneş enerjisi destekli dönel akışlı kurutucu tasarımı
Bu çalışmada, güneş enerjisi destekli dönel akışlı yeni bir kurutma sistemi tasarlanarak, Elazığ yöresinde yetişen üzümlerin yapay olarak kurutulması durumunda kuruma parametreleri deneysel ve teorik olarak araştırılmıştır. Deneysel çalışma amacıyla yeni tip havalı güneş kollektörü, FDM'li kollektör ve kurutma kabininden oluşan güneş enerjili kurutma sistemi geliştirilmiştir.Çalışma kurutmanın önemi ve kurutucu çeşitlerine giriş, daha sonra sırasıyla literatür, güneş enerjisi ile kurutma sistemleri, güneş kolektörleri, kurutma teorisi, güneş enerjisi depolama yöntemleri, deneysel çalışma ve yöntem, deneysel verilerin değerlendirilmesi, kuruma eğrilerinin matematiksel olarak modellenmesi, enerji ve ekserji analizi ve sonuç ve öneriler olarak onbir bölümden oluşmuştur.Çalışmanın sonunda geliştirilen havalı güneş kollektörlü dönel akışlı kurutucuda kurumanın üniform bir şekilde gerçekleştiği ve dönel akış ortamında kurutulan ürünlerde klasik sisteme göre daha kısa sürede ve daha düşük nem değerlerine ulaşıldığı görülmüştür. Farklı hava hızlarında yapılan deneylerde kurutma havası hızının artmasıyla kuruma süresinin azaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca; kurutucu içerisine hava yönlendirme elemanları, kurutma odası girişine ise dönel eleman yerleştirilerek kurutma deneyleri yapılmış ve açık havada doğal şartlarda yapılan kurutma deneyleri ile kuruma süresi bakımından karşılaştırılmıştır. Buna göre doğal şartlarda 200 saat olan kuruma süresinin, 1.5 m/s hava hızı için dönel akışlı kurutucuda, geliştirilen havalı güneş kolektörünün ve FDM' li kolektörün birlikte kullanılması durumunda 56 saate düştüğü görülmüştür.Kurutma deney sonuçlarından elde edilen kurutma eğrilerinin matematiksel modellenmesi lineer olmayan regresyon analiz yöntemiyle yapılmış, deneysel ve teorik değerlerin uyum içerisinde olduğu görülmüştür. İmal edilen kurutucu için enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiş ve sonuçlar yorumlanmıştır.
Yapıların sismik izolasyonunda ileri denetim algoritmalarının uygulanması
Aktif denetim sistemlerinde kullanılan algoritmalar sistemin belirleyici en büyük özelliğidir. Kullanılan algoritmalar ve yapılan hesaplar neticesinde üretilecek olan kontrol kuvvetleri sinyallerle eyleyici denilen tahrik elemanlarına gönderilir. Bu çalışmada sismik izolasyona yönelik ileri kontrol algoritmaları tasarlanarak uygulanmış ve birbirleriyle kıyaslanmıştır.Bunlardan biri olan LQR kontrol, doğrusal sistemlerin kontrolünde kararlılık ve gürbüzlük özelliğinden dolayı yaygın biçimde kullanılmaktadır. Aktif kontrol sistemlerinde pratikte seçilen tahrik elemanlarının sınırlı kapasitelerinden dolayı kontrol kuvvetleri sınırlı olarak uygulanabilmektedir. Kontrol değişkenlerindeki bu sınırlamalardan dolayı uygulamalarda LQR kontrol algoritmasının performansında azalmalar görülmekte ve özellikle sistemin parametrik belirsizlikleri karşısında yetersiz kalmaktadır. Diğer taraftan, birçok alanda başarı ile uygulanan ve bang-bang kontrol olarak adlandırılan bir başka optimum kontrol, depreme dayanıklı yapı tasarımında yeterince yerini alamamıştır. Uygulamalarda LQR kontrole yakın başarılar sağlanabilmiştir.Değişken yapılı kontrol algoritmalarından bir olan kayan kipli kontrol, dış etkilere ve parametrik değişikliklere duyarsız oluşu nedeniyle en çok bilinen ve kullanılan kontrol algoritmalarından birisidir. Gelişen teknolojinin de bu tür kontrol yöntemlerinin uygulanabilirliğine zemin hazırlaması, bu yöntemi daha da cazip hale getirmektedir. Ancak kontrol sinyallerinin çok sık bir şekilde yön değiştirmesi ile oluşan anahtarlanmalar bu kontrol yönteminin en önemli dezavantajını oluşturmaktadır. Denetim sonucunda pratikte uygulanması mümkün olmayan kontrol kuvveti eğrileri ortaya çıkmaktadır. Bu dezavantajın giderilmesinin yanı sıra denetleyicinin performansında bir azalmaya neden olmayacak alternatif çözümler arasında yapay zeka tekniklerinin başarısı büyük olmuştur. Buna yönelik bulanık kayan kipli denetim algoritması tasarlanmış ve oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Özellikle de kontrol kuvveti eğrilerinde sık anahtarlamalar giderilmiş ve pratikte uygulanabilir hale gelmiştir. Ancak bulanık mantık tekniğinde bazı parametrelerin deneme yanılma tekniği ile belirlenmesi en iyi cevaba ulaşmayı zorlaştırmaktadır. Yapay sinir ağlarının son zamanlarda denetleyici olarak kullanıldığı çalışmalarda büyük başarılar elde edilmiştir. Yapay sinir ağları ile tasarlanan denetleyicinin sismik izolasyonda gösterdiği başarı bunu kanıtlamaktadır ancak kayan kipli denetimin parametrik belirsizliğe karşı olan başarısını yakalayamamıştır. Bulanık mantığın belirsizlikleri işleyebilme özelliği ile yapay sinir ağlarının öğrenebilme yeteneği birleştirilerek sismik izolasyona yönelik oldukça başarılı denetim algoritması tasarlanmıştır. Ancak benzer şekilde kayan kiplinin en büyük avantajı olan parametrik belirsizliğe olan duyarsızlık başarısına ulaşamamıştır. Bunun üzerine bu iki yapay zeka tekniği ile kayan kipli denetim birleştirilerek ağ tabanlı bulanık kayan kipli kontrol algoritması tasarlanmıştır.Denetleyicinin başarısını arttırmanın yolları aranırken son yıllarda dikkati çeken çalışmalarda kayan kipli denetleyicinin kayma yüzeyinin hareketli tutulması ile performansının arttırılabildiği görülmüştür. Bunun üzerine binaların sismik izolasyonu için kayma yüzeyi hareketli tutularak bulanık kayan kipli kontrol, ağ tabanlı kayan kipli kontrol ve ağ tabanlı bulanık kayan kipli kontrol yöntemleri tasarlanarak uygulanmıştır. Uygulamalar sonucunda arzu edilen başarılar elde edilmiştir.Denetim algoritmalarının tasarımında en uygun katsayıların seçimi başarıyı doğrudan etkilemektedir. Bunun için optimizasyon işlemine başvurarak bu konuda genetik algoritma tekniğinden yararlanılmıştır.Tasarlanan kontrol algoritmalarını sismik izolasyonda uygulayabilmek ve performanslarını analiz edebilmek için birbirinden farklı 3, 8 ve 16 katlı bina modelleri kullanılmıştır. Bu bina modellerinin her birine ayrıca 2 farklı kontrol sistemi uygulanmıştır. Bunlar en yaygın kullanılan sistemler olan aktif tendon ile aktif kütle ayarlı kontrol sistemleridir. Sisteme ait matematiksel model elde edilmiş ve çözüm kolaylığı için durum uzay formuna dönüştürülmüştür. Sisteme etkiyen yer hareketi olarak birbirinden farklı karakterlere sahip 6 deprem ivmesi kullanılmıştır. Ayrıca, parametrik belirsizlik ve zaman gecikmesinin etkisini görmek için % 30 parametrik belirsizlik ve 20 ms gibi büyük bir zaman gecikmesi sisteme eklenmiştir. Sayısal çözüm için MATLAB paket programında hazırlanmış yazılım ve genetik algoritma işlemleri için MATLAB paket programına ait Genetik Algoritmalar araç kutusundan yararlanılmıştır. Sonuçlar grafiksel olarak elde edilmiş ve değerler tablo haline getirilerek irdelenmiştir. Sonuç olarak, deplasman, ivme cevapları, parametrik belirsizlikler ve zaman gecikmesi dikkate alındığında , hareketli kayan yüzeye sahip bulanık, ağ tabanlı ve ağ tabanlı bulanık kayan modlu kontrol algoritmalarının performansı oldukça daha iyi ve uygulanabilir olduğu görülmüştür.Anahatar Kelimeler : Sismik İzolasyon, Denetim Algoritmaları, Yapay Sinir Ağları, Bulanık Mantık, Genetik Algoritmalar.
Optimum ağırlıklı düz dişli çark tasarımı ve gerilme analizi
Bu çalısmada, düz disli çarkların agırlıklarını azaltmak için disli çark gövdesi üzerinde farklı geometrilere ( kare, dikdörtgen, altıgen, daire, elips vs? ) sahip delikler açılmıstır. Tasarlanan bu disli çark modelleri bir CAD programı olan SOLIDWORKS ortamında çizilmis ve disli çarkın katı modelleri elde edilmistir. Daha sonra bu modellerin gerilme davranısları SolidWorks'un Cosmosxpress ortamında incelenmistir. Tüm bu incelemeler sonucunda en uygun modelin kademeli ve altı daire delikli gövde modelinin oldugu görülmüstür. Daha sonra kademeli ve altı daire delikli disli çark modelinin agırlık optimizasyonu yapılmıstır. Bu optimizasyon sonucunda elde edilen disli çark boyutlarına göre tasarlanan yeni disli çarkın gerilme analizi yapılmıstır. Bu inceleme sonucunda gerilme degerlerinin arttıgı gözlenmistir. Disli çarkın dis uzunlugu arttırıldıgında elde edilen gerilme analizlerinin daha iyi sonuçlar verdigi görülmüstür. Sonuç olarak disli çarkın agırlıgını çok asırı azaltmanın disli çarkın gerilme degerlerini arttırdıgı görülmüstür. Anahtar Kelimeler: Optimum disli agırlıgı, düz disli, gövde tasarımı, gerilme analizi
Solenoid vana çoklu-fizik modeli ve optimizasyonu
There are several limitations when designing solenoid systems. With proper search space selection possible designs can be narrowed down lightest, fastest and most power efficient depending on the application. A method was developed starting from computing required coil design to overcome sealing forces, minimizing structural thicknesses to reduce weight and looking into the effect of manufacturing tolerances and clearances as a perturbation matrix. This was achieved by a multi-physics simulation where the magnetic circuit is modeled using magnetic reluctances of parts and clearances. The fluid flow was computed assuming ideal gas, 1D flow and adiabatic process.
Friction stir welding process parameter optimization of Al6061-T6 alloys
In this study, Al6061-T6 plates are welded together with 'Friction Stir Welding' (FSW) method. Experimentations are performed within a design of experiments scheme. A full factorial design with three parameters such as; welding speed, rotational speed, and downward force at three levels (maximum, mean, minimum) with 27 design points is employed. Half of the manufactured plates are then subjected to artificial ageing process resulting as a total of 54 different experiment points. Manufactured plates are cut into tensile specimens according to ASTM E8 standards. Tensile tests are performed in order to find out three mechanical properties: Yield Stress, Ultimate Tensile Stress, and Strain at UTS. Un-aged yield stress, un-aged UTS, aged yield stress, and aged UTS values were employed as responses to polynomial surrogate models taking process parameters (welding speed, rotational speed, downward force) as variables. Response surface methodology is then used to estimate the model constants associated with the singular or combinative effects of process parameters on measured responses. Model qualities for each response is measured by ANOVA analysis and are reported. With a very high level of confidence surrogate models with R2= 0.92 was obtained for aged UTS values. Metallographic analysis is also performed to visualize selected experimentation points to determine the shape of formed weld zones namely, weld nugget zone (WNZ), thermos-mechanically affected zone (TMAZ), and heat affected zone (HAZ) as well as the amount of base material prior to the processing in corresponding zones.
Doğu Anadolu bölgesi illerinin iklim verileri, rüzgar ve güneş enerjisi potansiyelinin belirlenmesi
Bu çalısmada, Dogu Anadolu Bölgesinde bulunan illerin sıcaklık, nem, basınç, rüzgar hızı, rüzgar gücü, güneslenme siddeti ve güneslenme müddeti gibi iklim parametreleri 15 yıllık bir periyotta (1991-2005) incelenerek modellenmesi yapıldı. Hava sartlarının modellenmesinde lineer regresyon analizi kullanıldı. Gelistirilen modellerin hava sartları ve hava sartlarının çevre ve enerji üzerindeki etkileri ile ilgili herhangi bir çalısmada kullanılabilecegi görüldü. Anahtar Kelimeler: Basınç, Sıcaklık, Rüzgar Hızı, Rüzgar Gücü, Relatif Nem, Güneslenme siddeti ve süresi, Türkiye-Dogu Anadolu Bölgesi
İç içe borulu ısı değiştirgeçlerinde yaylı türbülatörlerin ısı transferi ve basınç kaybına etkisi
Isı değiştiricileri endüstrinin en önemli cihazlarından biri olup; bunlar buharlaştırıcı, yoğuşturucu, ısıtıcı, soğutucu v.b. adlarla kimya endüstrisi, termik santraller, soğutma, ısıtma ve iklimlendirme tesislerinin hemen her kademesinde değişik tip ve kapasitelerde görülebilir. Endüstride sık kullanılan bu cihazların - enerji tasarrufu sağlamak amacıyla- etkinlik analizini yapmak ve etkinliğini artırmak gerekir. Etkinliği artırmada en etkili metot ısı taşınım katsayısını artırmaktır. Bu çalışmada, dış yüzeyi buhar ile ısıtılan, sabit cidar sıcaklığına sahip iç içe borulu bir ısı değiştiricisi içinde ısı transferini artırmak için farklı çapta yaylar kullanılmıştır. Kullanılan yaylar dizim sayısı ve dizim şeklinin değişimine göre incelenmiştir. Boru içerisinden geçen akışkan hava olup, deneyler 2500? Re ?12000 aralığında, 22 farklı debide yapılmıştır. Çalışmada ısı transferi, basınç kaybı ve ekserji analizi türbülatörlü (yaylar boru içinde) ve türbülatörsüz (boş boru) durumlar için hesaplanmış, karşılaştırmalar yapılmış ve deneysel bağıntılar elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Isı değiştirgeci, türbülatör, ısı transferi, exerji
İçten yanmalı motorlarda kullanılan türbülatörlerin verim üzerine etkisinin araştırılması
Isı transferinin artırılması, yanmanın iyileştirilmesi veya hava yakıt karışımının daha homojen hale getirilmesi için oluş ortamının türbülans yoğunluğu artırılması gerekir. Bilindiği üzere, teorik olarak ısı transferinin artırılması veya yakıtın daha iyi karışması için akışkanı hareketlendirecek türbülatör kullanılması gerekmektedir. İlave türbülans sayesinde, akışkan daha iyi karışacak, akış yolu genişleyecek ve daha iyi ve etkili yanma sağlanacaktır. Akış ortamının yoğunluğunun artırılması aktif ve pasif metod olarak adlandırılan yöntemlerle sağlanabilir. Aktif metot için, ilave enerji yanma ortamına verilmektedir. Buna karşın, ilave enerjisiz yanmayı iyileştiren metot ise pasif metot olarak adlandırılır. Genellikle türbülatörler ilave enerji olmadığı için pasif yanmayı iyileştirme metotları içerisinde sınıflandırılırlar. Bu çalışmanın ana amacı silindirdeki yanmayı iyileştirmek için her bir silindir girişinde emme havasında dönme etkisi kazandırmak için değişik şekillerde türbülatörleri yerleştirmektir. Deneyler esnasında, motor performansı ve emisyonlar sürekli ölçümlerle kontrol edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Türbülatör, Hava Hareketi, İçten Yanmalı Motor
Material performance determination for nozzle erosion in hybrid rocket motors
Performance parameters such as thrust coefficient (CF) and specific impulse (Isp) are critical for rocket motor design. An increase in the nozzle throat area causes a change in CF, thrust, and Isp. Therefore, no erosion or minimal erosion is expected. Nozzle erosion in hybrid rocket motors is a prominent factor that should be studied since hybrid rocket motors (HRM) are still developing. This study investigates the erosion rates of different materials at various oxidizer-to fuel ratios (O/F), equivalence ratios, and chamber pressures. Moreover, the effects of throat length on erosion were investigated as well. Performances of different graphite grades, metals, composites, and silicon carbide as nozzle materials were determined. The silicon carbide sintering procedure and the use of silicon carbide in hybrid rocket motors as nozzle material is one of the most important parts of this study due to being a research topic all by itself. There is only a few research on the use of SiC nozzles in HRM nozzles. Static firing test results are given, and erosion rates of nozzle throats are measured for each test. Nozzle throat diameters are measured before and after the tests using both calipers and image processing toolbox in MATLAB®. Results show that material selection and reduced O/F ratios are the most critical factors for lower erosion rates. Fine graphite grades may be good options for rocket nozzles, but silicon carbide is a promising material due to its high strength.
Dönel helisel iç borulu ısı değiştiricilerinde ısı transferi ve basınç kaybının analizi
Bu çalışmada, helis sayısı farklı olan helisel borularda ısı transferini artırmak için, helisel boruların döndürülmesi deneysel olarak ele alınmıştır. Dönen helisel borulardaki ısı transferini ve oluşan basınç kayıplarını belirlemek için deney seti kurulmuştur. Isı transferi ve basınç kayıpları farklı kapasite oranlarında, farklı debilerde ve farklı dönme sayılarında hesaplanmıştır. Her tip boru için yapılan bu deneylerde akış türbülanslıdır. Hem iç boru için hem de iç boru ile dış boru arasındaki anular aralıklar için hesaplamalar yapılmıştır. Bütün deney sonuçları birbirleriyle karşılaştırılarak en iyi sonuç elde edilmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre Nusselt sayısı, basınç kaybı miktarı, ısı değiştirgecinin etkinlik değeri bulunmuş ve Reynolds sayısına göre grafikleri çizilmiştir. Ayrıca her tip boru için ampirik formüller elde edilmiştir. Yapılan deney sonuçlarına göre en iyi ısı transferi beş helisli boruda ve bu boru 300 dev/dak hızla dönerken elde edilmiştir. Beş helisli boru dakikada 300 devirle dönerken dönmeyen düz boruya göre ısı transferi %211,63 basınç kaybı da 156,50 artmıştır. Helisel borularda ısı transferi düz boruya oranla daha iyi olmakta fakat hem dönmenin etkisiyle hem de heliselliğin etkisiyle basınç kayıplarında artı?lar olmaktadır. Ancak bu kayıp ısı transferi kazancına göre önemsenmeyecek miktardadır. Anahtar Kelimeler: Isı transferi, ısı değiştirgeçleri, dönen helisel borular içerisinden akış, türbülanslı akış, ikincil akışlar
Yapıştırıcı ile birleştirilmiş ters Z tipi kompozit malzeme bağlantılarının mekanik analizi
Endüstriyel yapıstırıcıların fiziksel ve mekanik özelliklerindeki gelismeler, yapıstırıcı ile birlestirme tekniginin birçok mühendislik alanında basarıyla kullanılmasına sebep olmustur. Diger mekanik baglama tekniklerine olan üstünlüklerinden dolayı yapıstırıcı ile birlestirilmis baglantılar, birçok arastırmacı tarafından analiz edilmistir. Bu çalısmada yapıstırıcı ile birlestirilmis ters z tipi baglantının analizi yapılmıstır. Baglantıyı olusturan plaka ve destekler kompozit malzemeden yapılmıstır. Bu tür problemlerin çözümünde etkili bir yöntem olan sonlu elemanlar metodu(SEM) kullanılmıstır. Bütün analizler genel amaçlı sonlu elemanlar yazılımı olan Ansys(10.0) kullanılarak gerçeklestirilmistir. Bu analizde baglantı mukavemetinde etkili parametreler olan bindirme mesafesi(a), numune genisligi(b), numune kalınlıgı(t) ve bindirme açısı() incelenmistir. Nümerik sonuçlar ile deneysel sonuçlar karsılastırılmıs ve uygun oldugu görülmüstür. Gerilmeler(Sx,Sy,Sz,Sxy,Sxz,Seqv), plaka boyutlarına(a,b) baglı olarak sekiller ve grafiklerle gösterilmistir. Anahtar Kelimeler : Yapıstırıcı, kompozite malzeme, gerilme analizi, Ansys, sonlu elemanlar metodu(SEM).
Yapıştırıcı malzeme ile birleştirilmiş Z tipi bağlantıların mekanik analizi
Günümüzde birlestirme yöntemi olarak yapıstırıcıların kullanımı hızlı bir sekilde artmaktadır. Basarılı bir yapıstırmada en önemli parametreleri bulmak için birçok arastırma, gelistirme ve mühendislik çalısmaları yapılmıstır. Bu çalısmada Z seklinde bükülmüs ve degisik yapıstırıcılarla yapıstırılmıs çelik sacların gerilme analizi yapılmıstır. Çalısmada yapıstırıcı kalınlıgı sabit (0.20 mm) alınarak a, b bindirme mesafeleri ve bindirme açıları(=15º, 30º, 45º) degistirilerek analiz gerçeklestirilmistir. Analizde Sonlu Elemanlar Metodu(SEM) kullanılmıstır. Bu metodun en yaygın programı olarak kullanılan Ansys(10.0) tercih edilmistir. Elde edilen sonuçlar grafiklerle gösterilerek pekistirilmistir. Anahtar Kelimeler: Gerilme analizi, yapıstırıcı, Ansys, Sonlu Elemanlar Metodu(SEM).
Dynamic model development for highly efficient inverter compressor
The heart of a household refrigerator can be assumed as the compressor since it receives the refrigerant, compresses it and allows gas to circulate inside the refrigeration cycle. Even though there are different types of compressors in the market, reciprocating compressor is the most common one at the refrigerators. Due to energy regulations that become more strict day by day because of global warming, the challenge between compressor manufacturers is to producing the most energy efficient compressor. In order to reduce the energy dissipation and increase the efficiency, the fundamentals behind the pyhsics used in the compressor must be understood clearly. Moreover, even though dynamics and mechanics disciplines are investigated in this thesis, the relationship with thermodynamics and flow dynamics must be considered as well. In this thesis, a comprehensive mathematical model of a reciprocating compressor is established by including all design parameters and considering all force sources for both steady state and startup behaviour where the highest vibration and noise are observed. The model validations are conducted by specially developed experimental setups. Moreover, the components that play a significant role in dynamic response of the compressor such as springs or discharge tube are investigated individually, further optimizations are proposed to reduce the design time and both vibration noise levels. A novel design methodology is proposed for the discharge tube for the first time in the world and mathematics is included in the design process. Furthermore, to reduce startup and shutdown vibration and noise, a novel design addition, called transient vibration reducer (TVR), is utilized. TVR is a passive damper that operates as a pseudo-active damper due to its stepwise structure, interacting with the motion of the compressor only above predetermined limits of body displacement without affecting or compromising steady-state performance. Finally, the startup and shutdown position map data of the crankshaft is formed with an all-round experimental setup for the first time in the literature. Suggestions are made to have a smooth startup behavior, implemented on a compressor and validated with experimental studies.
Design and development of a handheld haptic device for force and stretch feedback in virtual environments
This thesis presents the design and development of a handheld haptic device capable of delivering force feedback to users for grasping and squeezing virtual objects and also stretch feedback for rendering inertial effects in virtual environments. The device utilizes cable-driven mechanisms and is equipped with four force sensors and two DC motors. The design and development process involved evaluating various mechanical and electronic components, selecting the proper ones and assembling them, and conducting user studies to assess the effectiveness of the device in virtual environments.
Deep reinforcement learning to optimize task performance in human-robot co-manipulation
We propose a two-layer machine learning (ML) approach, which utilizes an artificial neural network (ANN) model as a precursor for a deep reinforcement learning (DRL) model, to optimize task performance during human-robot co-manipulation of heavy objects. In the first layer, the ANN model estimates the human intention to accelerate or decelerate the object (which precedes the actual acceleration or deceleration of the object due to its large inertia). This probabilistic estimation is then used to calculate the gain of an adaptive admittance controller, which alters the robot's contribution to the task. In the second layer, the DRL model fine-tunes this gain and optimizes the task performance by minimizing the jerk in movement and the physical effort made by human. Since online training of a DRL model for a physical human-robot interaction (pHRI) task is highly time-consuming and can potentially be dangerous for the human due to abrupt changes in controller gain, a data-driven human force model was developed by a conditional variational auto-encoder (C-VAE) for offline training of the DRL model via simulations. For this purpose, experimental data was collected from six subjects under 3 different fixed gains of the admittance controller (minimum, nominal, and maximum) to train and validate the DRL model. The adaptive admittance gain profiles generated by the ANN model alone and the proposed two-layer approach (ANN + DRL) were compared through co-manipulation simulations. The results show that the gain profile obtained by the two-layer approach leads to a decrease in human effort and jerk compared to the initial profile provided by the ANN model.
Adaptive human force scaling for physical human-robot interaction via admittance control
Collaborative robotic systems are designed to be lightweight, portable and are equipped with inherent safety features. These qualities allow such robots to be situated in close proximity to humans, and even enable daily activities that require direct physical interaction with humans, such as object co-manipulation. Co-manipulation is prevalent in many industries, such as production, manufacturing, and construction, which still rely on manual labour of skilled manpower. Manipulating bulky and/or heavy objects are ergonomically hard, hence are typically handled by two humans in those industries, even though they are non-value-added tasks. Therefore, a collaborative robot can be introduced to assist the human partner in such manipulation tasks in order to decrease the human effort and save labor time. Nevertheless, if the robot is programmed to passively follow human movements, it would be an extra burden to the human partner, particularly when human movement intentions change during the task. On the other hand, if the robot executes the task based on pre-programmed plans without paying attention to the human partner's intentions, conflicts will arise, and if these conflicts are not resolved, the task will be exhausting for the human. Hence, for the robot to perform a collaborative manipulation task naturally and effectively, it has to be aware of human intentions and act accordingly. In the first part of this dissertation, we design an admittance controller for a robot to adaptively change its contribution to a collaborative manipulation task executed with a human partner to improve the task performance. This has been achieved by adaptive scaling of human force based on her/his movement intention while paying attention to the requirements of different task phases. In our approach, movement intentions of human are estimated from measured human force and velocity of manipulated object and converted to a quantitative value using a fuzzy logic scheme. This value is then utilized as a variable gain in an admittance controller to adaptively adjust the contribution of robot to the task without changing the admittance time constant. We demonstrate the benefits of the proposed approach by a pHRI experiment utilizing Fitts' reaching movement task. The results of the experiment show that there is a) an optimum admittance time constant maximizing the human force amplification and b) a desirable admittance gain profile which leads to a more effective co-manipulation in terms of overall task performance. In the second part of this dissertation, we propose a machine learning (ML) approach to resolve conflicts that may occur between human and a proactive robot during the execution of a collaborative task. We suggest focusing on the dyadic interaction patterns to detect and resolve such conflicts. We further argue that the features derived from haptic (force/torque) data only as inputs to a ML algorithm is sufficient to classify if human and robot manipulate the object harmoniously or they face a conflict. In our approach, the robot contributes to the task proactively when there is harmony or follows human behavior passively when there is a conflict. We implement an admittance controller to regulate the physical interaction between human and robot during the task (hence, the robot follows the human passively when there is a conflict) and utilize an artificial potential field approach to make the robot proactive when the partners work in harmony. We designed experimental scenarios involving harmonious and conflicting interactions between human and robot during a collaborative manipulation of an object to train and test our ML model. The results of the study show that ML successfully detects the conflicts and reduces the human force and effort significantly compared to the case of a passive robot that always follows human partner and a proactive robot that cannot resolve conflicts. In summary, in this dissertation, we propose pHRI approaches to adjust the contribution of the robot collaboratively manipulates an object with a human partner. Both approaches rely on the haptic data as inputs to the admittance controller to regulate the physical interaction between human and robot in an object co-manipulation task. Moreover, these approaches involve human intentions in their structures. In particular, in the first one, we introduce a rule-based estimation of human movement intentions and adapt the contribution of the robot to the manipulation task accordingly. On the other hand, in the second approach, since we consider a more complex scenario that involves a proactive robot, we take into account the dyadic intentions of both human and a robot in terms of the interaction behaviors that emerge between the partners during the co-manipulation task. We build a ML classifier that detects these behaviors and notifies the controller to adjust the role of the robot accordingly.