3.902
Arşivlenen Tez
6
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
An experimental investigation on design and performance of plasma gasification systems
Katı yakıtların gazlaştırılması ile sentez gaz üretilmektedir. Sentez gazı sistem çalışma şartlarına bağlı olarak karbonmonoksit (CO), karbondioksit (CO2), hidrojen (H2), metan (CH4) ve düşük miktarda hidrokarbonlar içermektedir. Bu çalışmada, mikrodalga plazma gazlaştırma ile katı yakıtların farklı hava debisi ve plazma gücünde ele alarak gazlaştırılması incelenmektedir. Proses parametreleri; sıcaklık, sentez gazı, yakıt ve kül kütlesi, sentez gazı içeriği, yakıt içeriği, kül içeriği ölçülmektedir ve prosesin kapsamlı termodinamik analizi gerçekleştirilmektedir. Katı yakıtların enerji dönüşümünü esas alan MCw gazlaştırıcı; plazma üretim sistemi, gazlaştırma reaktörü, yakıt-akışkan besleme sistemi, proses çıktıları (kül) toplama sistemi ve ölçümleme-veri toplama sistemlerinden oluşmaktadır. MCw gazlaştırıcı ile gürgen ve çam talaşı, Şırnak-Türkiye, Rus ve Güney Afrika kömürü ve polietilen katı yakıtlarının gazlaştırılması gerçekleştirilmiştir. Plazma gazlaşma ortamı hava ile oluşturulmakta olup hava debisi 50 ile 100 sL/dak aralığında, plazma gücü ise 3 ile 6 kW aralığında değiştirilmiştir. Deney sonuçlarına göre, sentez gazı sıcaklığı 621 ℃ ile 1276 ℃ aralığında değişmektedir. Sentez gazı üretimi 0.66 kg ile 1.2 kg aralığında değişmektedir. Proses enerji verimliliği 30.8 % ile 86.04 % aralığında değişmektedir. Sistem enerji verimliliği 20.6 % ile 61.37 % aralığında değişmektedir.
A simulation study on economic feasibility of converting Turkish coal to liquid fuels
In this thesis, it is aimed to simulate the conversion of gasoline and diesel from Turkish coal using the ASPEN PLUS computer software and a comparison between converting Turkish coal to liquid fuel using the typical method and using the solar power had been done. The plant data is imported from a study done in Australia on a solar hybridized coal to liquid plant that has a production capacity of 1500 bbl/day. This thesis focuses on one of the richest in carbon coal in Turkey (Çatalağzı)through two different cases. The first case has processed the coal in a typical coal to liquid plant and the second case has the solar combined system as an improvement to the plant. This thesis used Çatalağzı coal proximate and ultimate analysis as an input data for both cases. The proposed coal to liquid plant has produced 1440 bbl/day of Fischer-Tropsch liquids with annual cost of $82 million while solar coal to liquid plant has produced 1502 bbl/day of FT liquids was annual cost of $80 million. The solar coal to liquid plant provided a reduction by 22% of coal feed rate. By comparing output data for both of the cases a 48% increase in total gain can be achieved by applying solar hybridized coal to liquid plant
Bir alışveriş merkezi ısıtma ve soğutma sistemlerinin enerji ve ekserji analizi
Ülkemizde yapı sektörü son yıllarda önemli bir ivme kazanmıştır. Bunun sonucu olarak yeni yaşam alanları inşa edilmiştir. Yaşam alanlarından biri de alışveriş merkezleridir. Alışveriş merkezleri, içerisinde giyim, mobilya, elektronik eşya vb. birçok sektörden markayı barındırır. Ayrıca alışveriş merkezleri; kültür, sanat vb. organizasyonların da yapıldığı insanların vaktinin çoğunu geçirdiği merkezler olarak bilinir. Bu sebeple alışveriş merkezleri yeni yaşam alanlarının en önemli noktalarından biri olmuştur. Alışveriş merkezlerinin optimum sıcaklık ve konforu sağlayacak şekilde ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemleri ile donatılması, bu sistemlerden en yüksek verimlerin alınması, enerji konusunun her geçen gün önem kazandığı dünyamızda, üzerine düşülmesi gereken bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada Ankara' da bulunan 70000 m2' lik kapalı alana sahip bir alışveriş merkezinin ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemlerinin enerji ve ekserji analizleri yapılmış ve değerlendirilmiştir. Enerji ve ekserji hesaplamalarında termodinamiğin birinci ve ikinci kanunları kullanılmıştır. Yapılan hesaplamalarda ısıtma sistemlerinde en yüksek enerji veriminin kazan sisteminde, en yüksek ekserji veriminin ise fan coil sisteminde olduğu görülmüştür. Aynı metodlar soğutma sistemlerine uygulanarak, chiller sistemi için performans katsayısı, fan-coil ve klima sistemleri için ısıl verimler hesaplanmıştır. Soğutma sistemlerinde en yüksek ekserji veriminin chiller sistemine ait olduğu ve en yüksek enerji veriminin ise fan-coil sisteminden elde edildiği görülmüştür. Enerji ve ekserji analizleri sonuçları değerlendirildiğinde, sistemden elde edilen enerjinin büyük bir kısmı enerjinin kullanılamayan formundadır. Başka bir deyişle enerjinin bu miktarının çevreye atıldığı tespit edilmiştir. Bu çevreye atılan enerji ise anerji anlamına gelmektedir. Anahtar Kelimeler: Enerji analizi, Ekserji analizi, Isıtma sistemi, Soğutma sistemi
Flow control in the near wake of a circular cylinder by splitter plate and perforated cylinder combination
In this study, it is aimed to flow control in the near wake of a circular cylinder by splitter plate and perforated cylinder combination in deep water. The cylinder diameter was kept to constant during the experiments as D=50 mm and corresponding Reynolds number based on the cylinder diameter Re=5×103. Experiments were performed in three stages. In the first stage, the effect of perforated cylinder on the flow control was investigated using the PIV measurement technique and also force measurement was performed in the air tunnel in order to calculate the drag and the lift coefficients of the cylinder for β=0.3, 0.4, 0.5, 0.6 and 0.7 at D/Ds=0.4, 0.5 and 0.6. In the second stage, the flow structure in the further downstream of the perforated cylinder was investigated using dye visualization technique. Finally, the effect of the splitter plate and perforated cylinder combination in the near wake was investigated on the flow control with respect to total drag and lift coefficients. The results depicted that the porosity, β and the diameter ratio, D/Ds have substantial effects on the flow control and the drag reduction of the cylinder. The flow control was achieved in the near wake region for β=0.5 and 0.6 at D/Ds=0.4 and 0.5. Also, the drag coefficient of cylinder was reduced by 65% for β=0.5 at D/Ds=0.4. It was observed that using of the splitter plate remarkably affected the flow structure and increased the total lift coefficient.
Influence of water aging on vibration-damping behavior of fiber reinforced composite laminates
This study was conducted to investigate the effect of water aging on vibration-damping properties of basalt fiber reinforced epoxy composites using experimental and analytical methods. Three different solutions (pure water, saltwater and alkaline water) were used for aging process. Specimens were immersed in solutions at constant room temperature and vibration tests were conducted for different periods of time as well as weight measurements. Water uptake ratio and diffusion coefficients were calculated via weight measurement procedure as the time progressed. Using diffusion coefficient, water uptake was plotted analytically and compared with experimental measurements. According to study, aqueous environment aging on basalt fiber reinforced polymeric composites did not cause significant change in natural frequency but led to approximately 29% increase in damping properties. According to water absorption tests, specimens aged in NaOH and saltwater solutions followed Fickian behavior at initial and saturation stages, however, pure water absorption behavior of basalt fiber reinforced composites did not show Fickian diffusion. Instead, a multi stage behavior was observed in terms of water sorption and desorption.
A study on the improvement of solar pv panel efficiency and power output
Solar Tracking System is a unit used in many solar energy systems such as for concentrating a solar lens or reflector or orienting a solar panel in the direction of sun. In photovoltaic (PV) systems, trackers enable to reduce the angle of incidence between the incident sun light and the PV panel, which improve the energy generation of the PV panel. In this thesis, we proposed a dual axis tracking system for a PV panel and investigated several factors that should be put in consideration involves: the level of direct solar irradiation, feed-in tariffs in the location in which the system is set up, and also the cost to maintain and install the trackers. The goal of this thesis is to design two axis trackers in PV panel is to place the solar panels perpendicular towards the sun's rays. For tracking system, a spherical solar cell indicator has been used in order to analyzing electrical energy generation for almost all direction in real time to determine the best position that panel should be directed. It consisted of several solar cell arranged on semi spherical structure. The energy product from each cell will be amylases by specific program in microcontroller that will determine best direction that PV panel should be aligned and control the solar trackers in order to rotate on horizontal and a vertical axis. The result shows the the prposed system got a good acuricy and the reltivaly improvement in power generation.
Effect of curved and reverse curved cross sectional twisted tapes on heat transfer enhancement
Present study investigated the effects of the curved and reverse curved cross sectional twisted tapes on heat transfer enhancement in a circular pipe by means at computational fluid dynamics at Reynolds numbers ranging from 5800 to 31000. Twelve different geometries such as three curved and three reverse curved twisted tapes with two different twist ratios (3 and 4) were analysed. The diameter ratios of curved tape to pipe were changed as 1.761, 2.252, and 3.271. The diameter ratios of reverse curved tape to pipe were changed as 0.554, 0.647 and 0.872. The changes of the heat transfer, friction, and performance evaluation criteria were found out. Several concluding remarks are evaluated for the curved cross sectional twisted tapes. The Nusselt numbers are higher than the smooth pipe approximately in the region of 31 to 89 % for all curved twisted types. The highest Nusselt number is obtained at the highest Re for was around 112 and obtained from the C1TR3 model, which has the highest curve ratio and the lowest twist ratio. The maximum friction factor is obtained around 0.11 at lowest twisted ratio and Re. The curve ratio effect on friction is negligible. The friction factors are higher than the smooth pipe approximately 122 to 206%. The maximum performance evaluation factor is calculated around 1.3 at Reynolds number 5800 for C1TR3 and C1TR4 cases due to the best mixing and high swirl. Better performance evaluation factors are observed in the lower Reynolds number. Some of the important conclusions are evaluated for reverse curved cross sectional twisted tapes. The highest Nusselt number is calculated the lowest twist ratio and the highest curve ratio for the case R1TR3. The Nusselt number is higher than the smooth pipe approximately 0 to 85 %. The curve diameter is the less effective than twist ratio on the friction factor. The friction factor of reverse curved cross sectional twisted tapes is higher than the smooth pipe in the region of 124 to 238 %. The maximum value of PEC for the reverse curved cross sectional twisted tape is calculated around 1.22 at Reynolds number 5849 for R1TR3 and R1TR4.
Genelleştirilmiş bir non-newtonyen akışkan için analitik çözümler: Sisko akışkanı
Tez kapsamında Newtonyen olmayan bir akışkanın basınç gradyeni etkisi altındaki ısı transferli kanal içerisindeki akışı Sisko akışkan modeli temel alınarak analitik olarak incelenmiştir. Akış geometrisi sonsuz uzunluktaki düzlemsel paralel plakalar olup yüzeylerinden sabit ısı akısı ve sabit sıcaklık durumları ısı transferi hususlarını incelemek üzere ele alınmıştır. Akış laminer, daimî ve sıkıştırılamaz ve tam gelişmiş kabul edilmiştir. Bu şartlar altında elde edilen boyutsuz formdaki enerji ve momentum denklemleri elde edilmiş ve Sisko akışkanının boyutsuz bir parametresinin küçük değerleri için yaklaşık çözümleri perturbasyon teknikleri ile elde edilmiştir. Bu çözümlerden önemli bir ısı transferi boyutsuz parametresi olan Nusselt sayısı hesaplanmış ve Sisko akışkanının kapsadığı Newtonyen ve power-law akışkanını sağladığı gösterilmiştir. Ayrıca literatürde ilk defa Sisko akışkanına bu akış problemine ait bulduğumuz çözümler sayısal olarak özel bir algoritma ile doğrulanmıştır. Boyutsuz parametrelerin etkilerinden gözlemlediğimiz kadarı ile Sisko modelindeki power-law sabitindeki artış viskoz etkileri zayıflatırken, başlangıç ve limit viskozite değerleri bu etkileri arttırır ve akışkanı kalınlaştırır. Akışkan kalınlaştıkça yani daha viskoz hale geldikçe taşınım ile ısı transferi iletime göre artış gösterir ve dolayısıyla Nusselt sayısı artar.
Bir el aletinin ve kalıbının dövme üretim prosesinde sıcak şekillendirme özelliklerinin incelenmesi
Dövme, kalıplar ve aletler aracılığıyla metallere kolayca şekil verilebilen en kullanışlı şekillendirme yöntemlerinden biridir. Proses, metale çekiçleme veya presleme yöntemi ile kuvvet uygulanması ile oluşur. Kökeni birkaç bin yıl öncesine dayanan en eski ve en kullanışlı metal şekillendirme yöntemlerinden biridir. Dövme işlemi, yüksek derecede yapısal olarak güvenilir ve mukavemet-ağırlık oranlı ürünler üretir, bu da onu, yüksek mukavemetli ve uzun süreli kullanımlara sahip bir ürünün üretimi için dikkate alınması gereken en uygun imalat süreçlerinden biri yapar. Dövme işleminin maliyetini azaltmak için, yöntem, diğer üretim yöntemlerine kıyasla daha kaliteli (yüksek mukavemet ve yüksek güvenilirlik) ürünler üretmek için en iyi parametreleri kullanabilecek şekilde tasarlanmalıdır. Ancak yeni ürün tasarımı için bir proses oluşturmak basit değildir. Tatmin edici bir ürün üretmek ve proses kurmak çok fazla deneme yanılma gerektirir. Ampirik deneme yanılma yöntemi, dövme işlemi için yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak çok zaman alan ve maliyetli bir yöntemdir. Sonlu elemanlar (FEM) veya hacimler yöntemi (FVM) vb. gibi yüksek verimli nümerik tekniklerin mevcudiyeti ile, imalat süreçlerinin performansını test etmek için bilgisayar simülasyonları kullanılır. FVM veya FEM gibi analiz tekniklerinin gelişmesiyle, 1980'lerin başında olası bir alternatif olarak bilgisayar simülasyonu tanıtılmıştır. Kalıp tasarımını optimize etmek ve incelemek ve daha kaliteli dövme parçalar üretmek için birçok başarılı girişimde bulunulmuştur. Literatürde FEM ve FVM gibi çeşitli teknikler benimsenmiştir. Sıcak dövme, optimum malzeme kullanımı ve daha iyi mekanik özelliklere sahip bileşenlerin üretimi için umut verici bir tekniktir. Sıcak şekillendirme işleminde kullanılan kalıp, genellikle yüksek termomekanik yüklere maruz kalır; bu nedenle, kalıpların hizmet ömrü esas olarak aşınma ve plastik deformasyonla sınırlıdır. Hizmet ömrü, yeniden üretim maliyetleri ve sıcak dövme işlemlerinin ekonomisi ile ilgilidir. Bu nedenle, sıcak dövme endüstrisindeki araştırmanın başlıca görevi, dövme kalıplarının hizmet ömrünü iyileştirmektir. Kalıp hizmet ömrü, üretim miktarı açısından boyutsal toleransı karşılayarak üretilen dövme sayısı veya kalıbın arızalara dayanabileceği hizmet süresi ile belirlenir. Dövme firmaları tasarım sürecinde genellikle deneme yanılma yöntemini kullanmaktadır. Ayrıca, kalıbın tam dolması ve çapak oluşumunda malzeme kaybı gibi kritik hususlar söz konusudur. Ama dövme sanayisi, üretim maliyetlerini indirgerken nihai ürün kalitesini arttırmada gün geçtikçe daha rekabetçi hale gelmektedir. Bu çalışmada İzeltaş A.Ş.'de gerçekte uygulanan sıcak dövme prosesi ticari bir FVM yazılımı kullanılarak bire bir simüle edilmiş, sıcaklık değişimleri, kalıpta ve parçada meydana gelen gerilme-gerinim değerleri, kalıpta meydana gelen aşınma derinlikleri gibi sonuçlar gerçekte üretilen üründen alınan numunelere yapılan metalografik ve mekanik incelemeler ile deneysel olarak doğrulanmıştır. Simülasyon sonuçlarının doğrulanmasının ardından mevcutta uygulanan sıcak dövme işleminin iyileştirilmesi için kalıp hammaddesi, kalıp sertliği, kalıp ön sıcaklığı, şablon sıcaklığı, vuruş yüzdeleri gibi kritik parametreler değiştirilerek sonuçlar incelenmiştir. Değişkenlerin etkisi ticari FVM analiz programıyla ortaya konmuştur. Operasyonlar İzeltaş'ta gerçekleştirilmiştir. El aletindeki deneysel ve simülasyon çalışmalarının uyumlu olması kalıp hakkında FVM yardımıyla izlenen yöntemin yüksek oranda güvenilir olduğunu ve gelecek çalışmalar içinde tatmin edici sonuçlar elde edilebileceğini göstermiştir.
Boşluklu bir zırhın balistik performansının incelenmesi
Bu tez çalışmasında, katmanlı zırhın yanı sıra çeşitli boşluklu ve konumda zırh yapıları da incelenmiştir. Bu çalışmada ilk olarak mevcut yapılmış bir deneysel çalışma ele alınıp ve burada kullanılan mermi ve zırh modelleri ANSYS paket programının Design Modeler modülü ile tasarlanmıştır. Model oluşturulduktan sonra ANSYS Explicit Dynamics modülü ile analize başlamadan önce tasarım ağ yapılarına bölüp (mesh işlemi), yine referans çalışmadaki fiziksel koşullar modele sınır ve başlangıç şartı olarak uygulanmıştır (mermi hızı, dönmesi vs.). Gerekli analiz ayarları yapıldıktan sonra modelin çözümü yaptırılmıştır. Çıkan sonuçlar deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar birbiri ile tutarlı hale gelip model için uygun mesh yapısı belirleninceye kadar mesh analizi yapılmaya devam edilmiştir. Mesh analizi yapılıp, deneysel sonuçlar ile yapılan analiz sonuçları tutarlı hale gelince aynı mermiye karşılık kendi tasarladığımız boşluklu zırhın balistik testleri yapılmıştır. Balistik olarak inceleyeceğimiz zırhlarda, kullanılacak malzeme seçimi, zırhın şekil ve konumlandırılması konusunda karar vermek için gereken her koşulu ayrı ayrı uygulamak çok maliyetli ve süregelen işlemlerdir. Bilgisayar ortamında gerekli programlarda tasarımlar, gerçeğe en uygun şartlar girilerek simülasyon yapmak bu zırhların performansları ile ilgili öngörüdür. Zırhların içeriğini, gelen mermiye karşı balistik davranışını görmek pratikte hayata geçirmek konusunda bu çalışma önem taşıyacaktır. Bu çalışmada uygulanan mermi hızının yanı sıra mermiye dönme hareketi de verilerek gerçeğe en yakın simülasyon yapılması hedeflenmiştir. Ayrıca bu çalışma sayesinde simülasyon programında yapılacak denemeler ile uygulamalı deneysel testlerden çok daha düşük bir maliyet ile tasarlanan zırhların balistik performansları belirlenmiştir.
Life improvement studies in segment-cut nut mold used in cold forming operations
In this thesis, it is aimed to increase the lifetime by making improvements in some processes in the production phase of the 4th station nut mold used in the cold forging process. Damage after working on the mold were examined and a plan was created for the necessary improvements. First of all, an equivalent of the same mold supplied from abroad examined and the differences were observed. Then, the processes to be worked on the existing mold were determined. The materials used in the mold are 1.2344 tool steel, 1.4140 tool steel and hard metal ''diamond'' (Tungsten Carbide)as it known in the industry. The mold also has two kinds of diamonds, front and base. Their types are CTE35 and CTE50 respectively. While CT represents Ceratizit, the supplier company, Extra Coarse (E) and Fine (F) are the grain size of the diamonds. 50 is represent twice the cobalt ratio (%25) in the tungsten carbide. Segment cutting nut mold production consist of 25 operations approximately and is one of the mold types produced longest time as a process. Within the scope of the master's thesis, 4 of these operations have been focused of for improvement and development. These are Segment cutting process applied in wire erosion benches, the plunge erosion processes used in the forming the base form, the flange form processing performed in the Cnc Turning, using different type of front diamond and finally polishing process. If the expected life increase can not be achieve, some operations were directly changed instead of operational improvements. These operation changes are using the copper with the carbide content instead of the bottom form machining in plunge erosion with the help of plain copper electrode and automatic polishing machine activation instead of manuel polishing. With the changes made, a significant increase in the life of the molds is aimed. Keywords: Cold forging, nut mold, hard metal, cobalt, wire erosion, diving erosion, white layer
Lityum iyon bataryaların termal yönetimi için sayısal çalışmalar
Yapılan tez çalışmasında, li-iyon bataryaların ideal çalışma sıcaklığında çalışabilmeleri için Faz değiştiren malzeme (FDM), sıvı destekli ve hibrit olmak üzere üç farklı batarya termal yönetim sistem (BTYS) tasarımı yapılmıştır. BTYS'lerin etkinliği maksimum sıcaklık ve sıcaklık dağılımı dikkate alınarak belirlenmiştir. 20 Ah kapasiteli batarya modülü için soğutmanın uygulanmadığı durumda üç farklı deşarj hızında (2C, 3C ve 4C) simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Ardından en uygun termal yönetim sisteminin belirlenmesi amacı ile FDM ile, sıvı destekli ve hibrit BTYS'nin simülasyonları gerçekleştirilmiştir. FDM ile BTYS'nin etkinliği üç farklı deşarj hızında incelenmiştir. Sıvı destekli BTYS için su ve Al2O3 nanoakışkanı olmak üzere iki farklı soğutma ortamının termal performansı dört farklı Reynolds (Re) sayısında (250, 500, 750 ve 1000), üç farklı hacim oranında (%0.5, %1 ve % 2) ve dört farklı nanopartikül geometrisinde (basık küremsi, blok, silindir ve platelet) incelenmiştir. Hibrit BTYS'nin soğutma etkinliği dört farklı Re sayısında ve üç farklı hacim oranı dikkate alınarak incelenmiş olup soğutma kanallarının FDM üzerindeki ısıl performansa etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmada yapılan tüm simülasyonlar için hesaplamalı akışkanlar yazılımı olan Ansys Fluent programı kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde maksimum sıcaklıkta %28 oranında bir iyileşme sağladığı saptanmış olup bu oran FDM ve sıvı destekli soğutma tekniklerinde sırası ile %26 ve %27'dir. Ancak sıcaklık farkı incelendiğinde sadece hibrit ve faz değiştiren malzemenin optimum sıcaklık farkı olan 5 °C'nin altına düşürdüğü belirlenmiştir. Hibrit soğutma tekniği, FDM'nin erime başlangıç zamanını azalmasını ve katı faz içerisindeki sıvı faz dağılımını azaltılmasını sağlar ve parafin malzemesinin soğutma verimini arttırır. Bu sebeple, hibrit BTYS'nin batarya modülünün soğutulmasında en uygun strateji olduğu belirlenmiştir.
Akışkan katı etkileşimlerinin titreşim üzerine etkisinin sonlu elemanlar ile analizi
Akışkan-katı etkileşimi hesaplamalarının mümkün olduğunca gerçeğe yakın yapılabilmesi günümüzde oldukça önem arz etmektedir. Deneysel çalışmaların maliyeti ve zorluğu göz önünde bulundurulduğunda numerik çalışmalar hem farklı tasarımlar hem yükleme koşulları açısından kolaylık ve zaman tasarrufu sağlamaktadır. Teknolojinin yaygınlaşmasıyla birlikte simülasyon ve analizler, bilgisayarlar ile daha detaylı, daha doğru ve daha hızlı yapılmaya başlanmıştır. Bazı kabuller altında sadece akışkan veya sadece katı modellenmiş sistemlerin analizleri yapılmakla birlikte, doğru modellenmesi için tam ölçekli akışkan-katı etkileşimi simülasyonları gereklidir. Bu çalışmada rüzgâr türbin kanatlarının hareketi ve deformasyonu, rüzgâr hızına ve hava akışına bağlı olarak incelenmiştir. Akışkan hareketinin türbin kanadının dinamik davranışı üzerindeki etkileri Ansys paket programı ile akışkan katı etkileşimi modellenmiştir. Akışkan hareketi CFX modülü ile gerçekleştirilmiş, sabit rüzgâr hızı durumu için gerilmeler Static Structural modülü ile hesaplanmış, Rüzgâr hızının zamana bağlı değişimleri için gerilme ve deformasyonlar Transient Structural ile elde edilmiştir. Rüzgâr hızının titreşim üzerinde etkisi ise CFX te tanımlanan özel basınç dağılımı sonucunun FFT si alınarak, Harmonic Response modül içerisinde CFD Pressure Mapping sınır koşuluna CFX teki FFT verisi girilerek hesaplanmıştır. Kanadın doğal frekansları modal modülü ile hesaplanmış ve değişken rüzgâr hızının değişim frekansının doğal frekanslara yakın olması durumunda gerilme ve deformasyonların durumu incelenmiştir.
Yüksek basınçlı döküm AlSi10MgMn alaşımının T5 ısıl işlem parametrelerine göre yorulma davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, yorulmaya maruz kalan ve belirli ısıl işlem parametreleri uygulanmış alüminyum alaşımı malzemelerin gerilmeye bağlı ömür denklemlerinin Wöhler eğrisi yardımıyla belirlenmesi amacıyla bir araştırma gerçekleştirilmiştir. Wöhler eğrisi, gerilme düzeyi ile malzeme ömrü arasındaki ilişkiyi ifade eden bir matematiksel denklemdir. Bu eğri, gerilme düzeyinin malzeme ömrü üzerindeki etkisini anlamak ve malzeme davranışını öngörmek için kullanılır. Wöhler eğrisi ile elde edilen matematiksel denklemlerin doğruluğunu test etmek amacıyla deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında, gerilme büyüklükleri ve ömür analizleri üzerinde sayısal örnekler gerçekleştirilmiştir. Bu sayısal örnekler, çalışmada türetilen matematiksel denklemlerin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Gerilmeye bağlı ömür analizi için döner eğmeli yorulma test makinesi kullanılmıştır. Wöhler eğrisi kullanılarak alüminyum alaşımı malzemelerin gerilmeye bağlı ömür denklemleri elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Yorulma, Yorulma deneyi, Yorulma ömür analizi
Kompozit malzemeli zırhın tasarımı ve balistik davranışı simülasyon analizi
Bu çalışmada deneysel olarak üretim ve deney maliyetlerini düşürmek ve çok farklı tasarım modellerini hızlı bir şekilde analiz edebilmek için ANSYS paket programının Explict Dynamics ve Composite Preppost modüllerinden faydalanılmıştır. Dinamik çözücü olarak Explict Dynamics altında AUTODYN kullanılmıştır. Analizler için katmanlı kompozit malzeme tasarlanmıştır. Ayrıca bu malzemenin önüne kırılarak merminin kinetik enerjisinin harcanmasına sebep olacak seramik farklı bir katman daha kullanılmıştır. Bu katman için Silisyum Karbür (SiC) seramik malzeme seçilmiştir. Zırh için seramik katman ile kompozit katman arasına Al5083-H116 Alüminyum alaşımı kullanılmıştır. Son olarak kompozit katman ise ANSYS CompositePrepPost ile UD T700/3234 epoksi karbon fiber malzemesi kullanılarak katmanlı kompozit malzemeden oluşturulmuştur. Mermi olarak ise 5.56x45 mm NATO M193 seçilmiştir ve hedefe çarpma hızı 850 m/s olarak seçilmiştir. Simülasyon programında yapılan analiz sonucunda farklı kalınlıklarda malzemelerin balistik atışlardaki etkisi gözlemlenmiştir. Pratik olarak yapılması oldukça maliyetli ve zaman alacak kombinasyonları bilgisayar ortamında çözdürülerek sonuçlar elde edilmiştir. Farklı elyaf açıları ve katman kalınlıkları için balistik performanslar incelenmiş ve sonuçlar gösterilmiştir.
AlSi9Cu3 alaşımından yüksek basınçlı döküm yöntemiyle üretilen parçanın yarı katı döküm yöntemleriyle üretilebilirliğinin araştırılması
Sıvı metal ile yüksek basınçlı döküm (HPDC), yüksek verimlilik ve düşük üretim maliyetinin benzersiz özellikleri nedeniyle alüminyum alaşımlarının dökümünü yapmak için kullanılan en popüler işlemdir. Bununla birlikte, HPDC tarafından üretilen Al alaşımları, kalıp doldurma sırasında gaz sıkışması nedeniyle çok sayıda porozite ve oksit içerir. Bu tür poroziteler, mekanik özellikleri ciddi şekilde bozabilir, ısıl işlem ve kaynak uygulama yoluyla daha fazla özellik geliştirmeyi engeller. Bugün otomotiv sektörüne yönelik pek çok parçanın üretimi alüminyum döküm yöntemiyle gerçekleştirilmektedir. Örneğin motor blokları dökme demir yerine alüminyum alaşımı ikame edilerek önemli derecede hafifletme sağlanmıştır. Bazı emniyet-kritik parçalardan beklenen uzama-tokluk değerlerine ise basınçlı dökümle ulaşmak mümkün olamamaktadır. Yüksek bütünlüğe sahip bileşenler üretmek için gelecek vaat eden teknolojilerden biri, tiksoforming ve reoforming dahil olmak üzere yarı katı metal (SSM) işlemleridir. Demir döküm parçaların yerini alabilecek alüminyum alaşımlı döküm parçalarının sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Bu artışın yanında alüminyum alaşımlı döküm parçalarından beklenen mekanik özellikler ve metolgrafik özellikler artış göstermektedir. İş bu projede yarı katı döküm metodlarının araştırılması ve mekanik, metalografik açıdan iyileştirme sağlayabilecek prosesin geliştirilmesi ele alınmıştır. Alaşımların yarı katı prosesleri uzun yıllardır konuşulmaktadır. Alüminyum alaşımları için farklı yarı katı döküm metodları bazı başarılı endüstriyel uygulamaların yanı sıra, özellikle otomotiv ve tüketici ürünleri pazarlarında sınırlı uygulamaları olan niş bir teknoloji haline geldiği görülmüştür. Bununla birlikte, geleneksel döküm ve özellikle kokil kalıp döküm proseslerinin güçlü rekabetine ve de katmanlı imalatın ortaya çıkmasına rağmen, yarı katı alaşımların yüksek kalite özellikleri sebebiyle talepte canlanma görülmektedir. Ürün kalitesinin yanısıra hali hazırda alçak basınçlı döküm ile üretilip T6 ısıl işlemi ile anasanayi firmaların spesifikasyonuna ulaşılan parçalarda, ana sanayinin yarıkatı döküme yönelik yoğun talebi bulunmaktadır. Böyle bir eğilimin olması global ölçekte de bu yöne eğilimin artacağı öngörüsünü oluşturmuştur. Proje'nin en önemli amacı belirlenen Rapid Slurry Döküm (RSF) ve Eğimli Soğutma Plakası Döküm (Cooling Slope Casting) metodlarında küresel tane yapıısının elde edilmesi ve proses parametrelerinin belirlenmesidir. Ayrıca işbu proje Döktaş firmasının TEYDEB 1501 projesi olarak yürütülmektedir ve diğer bir amacı da firmaya yarı katı döküm yeteneklerinin kazandırılmasıdır.
Modeling of redundant planar parallel manipulators
In this study, a method originally designed for planar open-chain serial manipulators model which is called as a "virtual joint" is extended to model planar parallel manipulators (closed-chain systems). This method describes how the configuration of a robotic chain is generated by fixing either a revolute or a prismatic joint already exist at the same joint and fixed to the ground by appropriate constraint forces which converts the open chain into a closed link loop. Two joints, a revolute and a prismatic are assumed to exist between each link pair. According to the type of the manipulator to simulate, one of the two joints existent is allowed to move while other constrained by appropriately shaped force profiles. Once the model is constructed with this model, it is possible to examine the dynamic behavior of the almost all kinds of multi link planar manipulators. By the proposed method, a set of sub open chain system can be converted into anyone of the planer parallel manipulator type mechanisms and motion equation is properly shaped up to model this particular mechanism. The motion equations are fewer and numerical integration simpler, with fewer tendencies of numerical errors to build up.
Hastane trijenerasyon sisteminin enerji ve ekserji analizi örnek çalışma Kartal Dr. Lütfi Kırdar Eğitim ve Araştırma Hastanesi
Trigeneration systems can be thought of as a system that basically includes chiller units that have been added to a cogeneration system and operate with waste heat energy. Generated electricity in trigeneration systems are a second energy resources for consumed electricity in hospitals. Hot and cold water production is provided by using the waste heat as a result of generated electricity. Given all these features, the trigeneration systems offer solution for hospital administrations for electricity generation, heating and cooling effects. The trigeneration system discussed in this study is an actual natural gas internal combustion engine powered trigeneration system in a research hospital campus. This system is designed to have 2000 kWh electricity, 3284 kWh heating and 1221 kWh cooling load capacities. First, the process flow diagram of this system will be presented to explain the basic operating principles and then a detailed energy and exergy analysis of all the sub-units of the system will be presented. In thermodynamic analysis, the actual operating data of the system will be used. Thermal efficiency of the system is calculated as %49,3 electrical efficiency of the system is %43,68 and exergetic efficiency is calculated as %47,97. Pay back period of the system is calculated as 1,57 years with investment cost.
Bir yenilenebilir güç üretim sisteminin genetik algoritma yöntemi ile optimizasyonu
In this thesis, a genetic algorithm based thermodynamic optimization of biogas-powered cogeneration system which is active in GASKİ WWTP is presented. In this aim, our self-adaptive codes will be developed by using Matlab software. Cogeneration system produces 1000 kW electricity and supplies heat for anaerobic digestion. The objective of optimization is selected as exergy efficiency of the overall system and also exergy efficiencies of other components are optimized. Optimization variables are selected as air-fuel mixture ratio, the pressure of air-fuel mixture at the inlet of the gas engine and temperature of jacket cooling water at the outlet of the gas engine. Optimization is applied by using elitism and roulette wheel, separately. Gas engine exergy efficiency is determined by taking into account only the fuel input and power generation for the first approach, and by taking into account the addition of thermal effects to the first approach for the second approach. Exergy efficiency of the gas engine for 1st and 2nd approaches are found as 23.5% and 45.1% in elitism method and 26.7% and 46.7% in the roulette wheel method. Exergy efficiency of exhaust gas heat exchanger is determined 46.5% in elitism and 43% in roulette wheel. Exergy efficiencies of heat exchanger-1 and heat exchanger-2 are found to be 59% and 56% in elitism and 58.2% and 56.5% in roulette wheel, respectively. Overall exergy efficiency of the system is determined 33.2% in elitism and 33.5% in roulette wheel.
Piezoelektrik etki ile sentetik jet teknolojisi kullanılarak atomizör tasarımı ve analizi
Bu tezde, piezoelektrik etkili sentetik jet teknolojisi kullanılarak atomizör tasarımı ve deneysel analizi üzerinde durulacaktır. Atomizörler, sıvıyı küçük parçacıklara dönüştürmek için kullanılan cihazlardır ve birçok endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Ters piezoelektrik etki, bir malzemenin üzerine uygulanan elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürme yeteneğidir ve bu özellik atomizörlerin çalışma ilkelerinde kullanılabilir. Sentetik jet teknolojisi ise yüksek hızlı gaz jeti oluşturarak sıvıyı atomize etmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu tezde sentetik jet teknolojisinin atomizasyon performansına etkisi olan orifis çapı, boşluk hacmi, atomize edilecek su miktarının etkisi değerlendirilecektir. Deneylerde mikropipet kullanılarak 20 mikrolitre ve 30 mikrolitre hacimlerinde su atomizasyonu incelenmiştir. 3 boyutlu yazıcı teknolojisi kullanılarak üretilmiş aktüatörün içerisindeki piezoelektrik sensörün aşağı ve yukarı yönde hareket ettirilmesiyle aktüatör çıkışında oluşturulan sentetik jet hem emme hem de üfleme akışı oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, sentetik jet atomizör tasarımı 36 deney ile değerlendirilmiştir. Tasarımda orifis çapının etkisi, iç hacim yüksekliğinin etkisi, su damlasının hacminin etkisi, su damlasının iç ve dış yüzeydeki davranışı incelenmiştir. İncelenen her bir etki ve davranış birbiriyle bağlantılıdır. Sentetik jet atomizörünün optimum şartlara ulaşması için belirtilen parametrelerden birinde yapılmış bir değişiklikte optimum değer için başka bir parametrede de değişiklik yapılması gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Frekans cevap fonksiyonu analiz ölçüm sonuçlarına bakıldığında sisteme uygulanması gereken frekans değerlerinin değiştiği ölçülmüştür. Ancak çalışmanın amacı doğrultusunda tüm deneylerde frekans ve genlik değeri sabit tutulmuştur. Deneyler 50 V genlik ve 2,800 kHz frekansta yapıldığından dolayı bazı tasarımlar için verimli sonuçlar alınamamıştır. Ancak bu tasarımlar uygun genlik ve frekans ayarlandığında sentetik jet atomizörünün optimum şartlara kavuştuğu ve oldukça verimli akış sağlamaktadır. Sonuç olarak bu tez, piezoelektrik etki ve sentetik jet teknolojisi kullanılarak atomizör tasarımı ve analizini kapsayacak ve atomizör performansını iyileştirmek için yeni yöntemler sunacaktır. Atomizörlerin endüstriyel uygulamalarda daha etkin ve verimli kullanılmasına değerli katkılar sağlaması beklenmektedir.
Bağımsız hareket kabiliyetine sahip robotik yürüme sistemi
Hareket edebilmek eylemi canlılığın bir sonucudur ve en gelişmiş türü ise 2 ayak üzerinde yürüme eylemidir. Belirli uzuvların kendi hareketlerini periyodik olarak tekrarlamasıyla yürüme eylemi meydana gelir. Bu hareket "adım" olarak adlandırılır. Yürüme hareketi adımların tekrarlanmasıyla oluşur. İnsan gövde yapısal tasarımı farklı yaklaşımlar ile günümüz teknolojisine uyarlamaya çalışılmıştır ancak bu yaklaşımlar esnasında teknolojik açıdan bir fark yaratmak isterken bir takım temel gerçekleri ihmal etmişlerdir. Bu çalışmada, insansı yürüme hareketi adımlama biçiminde parçalara bölünerek hareket kabiliyeti ve denge kabiliyeti olarak 2 ye ayrılmış ve matematiksel olarak incelenmiştir. Hareketi sağlayacak ideal bir fiziksel model tasarım gerçekleştirilmiştir. Yürüme hareketinin incelenmesi sonucu ortaya çıkan matematiksel model örnek hareketlerde uygulanarak analiz edilmiş elde edilen grafiksel sonuçlarla yorumlanmıştır.
Absorbsiyonlu soğutma yapılan bir mini buzdolabının hesaplamalı akışkan dinamiği destekli ekserji analizi
Enerjinin öneminin giderek arttığı bu günlerde, soğutma sistemlerinin performanslarının geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. 2021 yılı itibari ile Avrupa Birliği (AB) tarafından yayımlanan yeni enerji regülasyonu kapsamında, üretici firmaları enerji verimlilikleri bakımından iyileştirme yapmaya teşvik etmektedir. Absorbsiyonlu soğutma sistemlerin enerji tüketim değerleri çok iyi olmamasına rağmen kompresörlü ürünlere göre sessiz çalışmaları ve çevre dostu akışkanlar kullanılması sebebi ile özellikle turizm sektöründe öncelikli soğutma sistemlerinden biri olarak görülmektedir. Bu kapsamda, tek kademeli difüzyonlu absorbsiyonlu minibar buzdolabının termodinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Ele alınan minibar buzdolabında soğutucu akışkan olarak amonyak, soğurucu akışkan olarak su, basınç dengeleyici olarak helyum gazı ve güç kaynağı olarak elektrikli rezistans kullanılmıştır. Çalışmada termodinamik analiz için minibar buzdolabı bir deney düzeneği olarak düzenlenmiş ve minibar buzdolabının farklı noktalarından sıcaklık ve basınç ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel ölçümler hem minibar soğutma kabininde hem de absorbsiyonlu soğutma çevriminde gerçekleştirilmiştir. Ele alınan minibarın ekserji analizi Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizi ile desteklenmiştir. Deneysel ölçümlerle gerçekleştirilen enerji ve ekserji analizine ek olarak HAD analizi ile soğutulan kabinin entropi üretimi hesaplanmıştır. Bu tez çalışmasında uygulanan HAD yöntemleri sıcaklık ölçümleri ile doğrulanmıştır. Soğutulan kabinin deneysel sıcaklık ölçümleri ile HAD simülasyon sıcaklıkları arasındaki ortalama mutlak hata yüzdesi (MAE) %3,4 olarak bulunmuştur. Analiz sonucuna göre en yüksek ısı transfer hızının 27,2 W ile ayırıcıda meydana geldiği tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasında absorbe minibardaki en yüksek ekserji yıkımı 9,02 W ile ısı değiştiricide olduğu sonucuna varılmıştır. Absorbe minibarın ekserji verimliliği 0,719; Etkinlik Tesir Katsayısı (COP) 0,13 olarak bulunmuştur.
Evolvent profil yapısında rijit harmonik redüktör tasarımı ve sonlu elemanlar analizi
Güç ve hareket iletim mekanizmalarının en yaygın kullanım alanı bulan kolu olan redüktörler, birçok temel makine sisteminin önemli bir bileşenidir. Makine sistemlerinin bir diğer temel bileşeni olan motor tarafından iletilen momenti arttırmak ya da açısal hızı dolayısıyla dönme devrini azaltmak amacıyla birçok endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılırlar. Klasik dişli mekanizmalarına göre üstünlükleri olan harmonik redüktörler, piyasada Sikloid (Cyclo) redüktör olarak bilinmekte ve kapladıkları hacme oranla oluşturabildikleri yüksek tahvil oranları, darbesiz çalışması, çalışma ömürleri bakımından ele alındığında ekonomik olması ve kompakt tasarıma sahip olmaları nedeniyle robotik uygulamalar da dahil olmak üzere imalat sanayinde, yaygın bir şekilde kullanım alanına sahiptir. Bu tez çalışması kapsamında evolvent profil yapısına sahip bilinen klasik üretim yöntemleri ile üretilebilen bir harmonik redüktör tasarımı üzerinde çalışılmıştır. Tezin ilk bölümünde dişli mekanizmaları hakkında bilgiler verilmiştir. Diğer bölümlerde ise dişli tasarımında en yaygın bilgisayar uygulaması olarak kabul edilen KISSsoft programı yardımıyla dişli tasarımları yapılmış ve (contact) dişli temas analizleri ve sonlu eleman analizleri yapılmıştır. KISSsoft programından elde edilen dişli formları SolidWorks CAD programına aktarılarak harmonik redüktörün tasarımı tamamlanmıştır. Yapılan analizler sonucunda, optimum üretim parametreleri ortaya çıkarılan evolvent profil yapısındaki rijit harmonik redüktörün, 3D eklemeli imalat yöntemiyle imalatı yapılmış ve bu sayede tasarlanan nihai redüktörün illüstrasyonu oluşturularak, nihai üretim öncesinde oluşabilecek sorunlar önceden tespit edilmeye çalışılmıştır.
Batarya termal yönetim sisteminde yenilikçi yaklaşımlar: Gözenekli kanal ve nanoakışkan kullanılması
Bu tez çalışmasında, Li-iyon batarya hücreleri için 2 adet batarya termal yönetim sistemi tasarımı ele alınmış ve nümerik olarak incelenmiştir. Tasarım 1'de serpantin tipi soğutma kanalının gözenekli olduğu varsayılmış ve farklı geçirgenlikler için analizler yapılmıştır. Tasarım 2'de prizmatik Li-iyon batarya hücrelerinin arasına yerleştirilmiş 6, 9 ve 12 numaralı kare oluklu kanal aralığı 3, 4 ve 5 olan oluklu soğutma kanallarına sahip soğuk plakalar kullanılmıştır. Her iki tasarımda da ısı transfer akışkanı olarak Al2O3-Cu/su hibrit nanoakışkan kullanılırken, nanoparçacık hacim oranı %2'ye kadar kullanılmıştır. Tasarım 1'de, akışkanın nanoparçacık katı hacim fraksiyonu ve ortamın geçirgenliği arttığında maksimum sıcaklık düşmüştür. Geçirgenlik durumlarının en düşük ve en yüksek değerleri karşılaştırıldığında, su ve nanoparçacık yüklemesi en yüksek olan nanoakışkan için 1,25 K ve 3 K sıcaklık düşüşü elde edilmiştir. Su ve hibrit nanoparçacık miktarı en yüksek olan nanoakışkan soğutma ortamı karşılaştırıldığında Da=10-1'de maksimum sıcaklık düşüşü 2,4 K iken Da= 10-5'te sadece 1 K'dir. Tasarım 2'de, nanoparçacık katı hacim oranı ve oluklu soğutma kanallarının sayısı arttığında maksimum sıcaklık düşer. En düşük ve en yüksek soğutma kanalı sayısı durumları karşılaştırıldığında, su ve en yüksek nanoparçacık hacimsel oranına sahip Al2O3-Cu/su hibrit nanoakışkan için maksimum sıcaklık düşüşü 3,07 K ve 1,86 K olarak gözlemlenmiştir. Li-iyon bataryalar, enerji depolama sorunu için umut verici bir yoldur, bu tezde sunulanlar gibi termal yönetim tasarımlarına yönelik yöntemler, daha fazla sistem geliştirme ve performans optimizasyonu için yardımcı olacaktır.
Ankastre esnek kirişin optimal kontrol metodlarıyla aktif titreşim kontrolunun gerçekleştirilmesi
Bu tez çalışması, aktif titreşim kontrolü konseptini ele almakta ve Proportional Integral- Derivative (PİD) kontrol algoritmasının aktif titreşim kontrolünde kullanılabilirliğini incelemektedir. Titreşim, bir sistemdeki istenmeyen salınımları ifade eder ve birçok endüstriyel uygulama ve mühendislik sistemlerinde sorunlara neden olabilmektedir. Bu çalışma, PİD kontrol algoritmasının, titreşim kontrolünde geleneksel olarak kullanılan yöntemlere alternatif bir çözüm sunup bu çözüm için en optimal PİD katsayılarının bulunmasında kullanılan meta-sezgisel algoritmaları değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Tez, öncelikle titreşim kontrolü ve PİD kontrol algoritması hakkında genel bir literatür taraması yaparak başlamaktadır. Ardından, PİD kontrol algoritmasının temel prensipleri ve uygulama alanları üzerinde odaklanılarak, aktif titreşim kontrolü için nasıl adapte edilebileceği incelenmektedir. Çalışma, PİD parametrelerinin ayarlanması, sistem modelleme teknikleri ve gerçek zamanlı kontrol uygulamalarını içeren pratik uygulamalarla desteklenmektedir. Deney ve simülasyon sonuçları, PİD kontrol algoritmasının aktif titreşim kontrolünde başarılı bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir. Bu sonuçlar, PİD kontrol algoritmasının, titreşim kontrolü uygulamalarında alternatif bir çözüm olarak değerlendirilebileceği sonucunu desteklemektedir. Sonuç olarak, bu tez, PİD kontrol algoritmasının optimal metotlarla aktif titreşim kontrolünde etkili bir şekilde kullanılabilirliğini göstermektedir. Bu bulgular, mühendislik uygulamalarında titreşim kontrolüne yönelik yeni ve daha etkili çözümler arayan araştırmacılar ve mühendisler için önemli bir kaynak olabilecektir
Canlılardan esinlenerek tasarlanan İHA gövde tasarımının aerodinamik etkileri ve rüzgâr tünelinde blokaj oranlarının etkilerinin incelenmesi
nsansız hava araçları (İHA), askeri ve sivil alanlarda sıklıkla kullanılan, taktiksel, finansal, operasyonel vb. alanlarda avantajları sebebiyle konvensiyonel hava araçlarına oranla artan ivmeyle tercih edilmeye başlanan, elektrik ve içten yanmalı motorlar ile üretilen hava araçlarıdır. Türkiye'de ve Dünya'da hızla gelişen Havacılık Endüstrisi, insansız hava araçları alanında da her geçen gün artan talebi karşılamaya çalışmaktadır. Bu alanda çalışmalar faydalı yük kapasitesini arttırma, toplam ağırlığın azaltılması, yakıt sarfiyatında tasarruf gibi konulara odaklanılmıştır. İHA gövde tasarımları, başta menzil ve yakıt tasarrufu olmak üzere, faydalı yük kapasitesinin arttırımı, toplam ağırlığın azaltılması gibi konularda fark yaratabilecek bir unsurdur. Bu çalışmada doğadaki canlılardan ve bu canlıların aerodinamik özelliklerinden esinlenerek yapılan gövde tasarımları ile insansız hava araçların üzerindeki kuvvetlere etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda kedi balıklarının gövde özelliklerinden etkilenilerek yapılan tasarımlar incelenerek 28 m/s hızda analizler gerçekleştirilmiş olup en ideal gövde tasarımının pinelodus balığına ait olduğu ve bu gövde tasarımı ile yapılan modelin rüzgar tünelinde yapılan deneyler ile yapılan verifikasyon çalışmalarında, hesaplamalı akışkanlar mekaniği yazılımlarında yapılan analizler ile %7 sapma oranı ile benzerlik gösterdiği anlaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: İnsansız Hava Araçları, aerodinamik, Biyo-ilhamlı, Kedi Balığı, rüzgar tüneli, blokaj etkileri
Gürültüyü azaltan ve piezoelektrik etki ile enerji hasat eden Helmholtz rezonatörü tasarımı ve analizi
Enerji hasadı üzerine yapılan çalışmalar son zamanlarda büyük bir ilgi uyandırmaktadır. Bu çalışmalar, atık enerjilerin faydalı enerjiye dönüştürülmesi açısından büyük önem arz etmektedir. Akustik enerji geri dönüştürülebilme potansiyeline sahip enerji türlerinden biridir. Ses dalgaları birçok gürültü kaynağı tarafından üretilebilmektedir. Bu nedenle, hayatımızın neredeyse her yerinde boşa harcanan enerjiler bulunmaktadır. Akustik enerji hasadı ile boşa giden ses dalgaları kullanılarak, düşük güç ihtiyacına sahip cihazların enerji ihtiyacı karşılanabilmektedir. Aynı zamanda çevre dostu olan bu sistem mikro elektro mekanik sistem (MEMS) cihazlarının pillerini değiştirme potansiyeline de sahiptir. Bu tez kapsamında, akustik ses basıncı kullanılarak piezoelektriksel etki ile enerji hasat etme üzerine bir sistem kurulmuştur. Sistemden elde edilecek enerjiyi arttırmak için 15 farklı Helmholtz rezonatörü tasarlanmıştır. Helmholtz rezonatörleri akustik basınca maruz kalırken, rezonans boşluklarındaki titreşim arttırıcı etkisiyle elde edilecek enerjiyi arttırma potansiyellerine sahiptir. Ayrıca bu rezonatörlerin sönümleyici etkileri de bulunmaktadır. Bu nedenle birçok alanda gürültü azaltıcı etkileri üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında Helmholtz rezonatörlerinin, akustik enerji hasadı üzerinde yaptığı etkilerinin yanında, ayrıca gürültü azaltıcı etkileri de incelenmiştir. Bu bilgiler ışığında tez çalışmasının amacı; literatürle uyumlu ancak farklı boyun çapları, boyun uzunlukları ve koni giriş çaplarına göre gruplandırılmış 15 adet Helmholtz rezonatörünün, farklı frekanslar altında akustik enerji hasadı ve gürültü azaltıcı etkilerini gözlemlemek ve nasıl geliştirilebileceği üzerine çözümler sunmaktır. Deneyde kullanılan Helmholtz rezonatörleri, üç boyutlu yazıcı teknolojisi kullanılarak üretilmiştir. Rezonatörlerin üretiminde; üç boyutlu yazıcı ile üretiminin sorunsuz olması, maliyetinin düşük olması ve doğal kaynaklardan elde edilebilir olması gibi nedenlerden dolayı polilaktik asit (PLA) kullanılmıştır. Helmholtz rezonatörleri ve piezoelektrik diski sabitlemek için 60x60x0.4 mm alüminyum plak kullanılmıştır. Deneyler dört aşamadan oluşmuştur. Bunlardan ilki zorlayıcı olarak kullanılan hoparlör cihazının ses basıncı ölçüm deneyidir. Bu deneyde belirlenen frekanslardaki ses basınçları ölçülmüş ve ses basıncı seviyeleri elde edilmiştir. İkinci aşamada ise akustik ses basıncı altındaki rezonatörlerde ve plakta oluşan frekans-ivme değerlerine bakılmıştır. Ses dalgaları prototipe doğrudan etki ederken, lazer vibrometre yardımıyla Helmholtz rezonatörlerinde ve plak üzerinde lazer odaklanarak frekans-ivme ölçümleri yapılmıştır. Deneylerin üçüncü aşamasında akustik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. Plak üzerine rijit bağlanan piezoelektrik disk ve rezonatörler, hoparlör ile ses basıncına maruz bırakılmışlardır. Oluşan ses basınçları, rezonatör boşluğunda bulunan piezoelektrik disk üzerinde titreşime neden olmaktadır. Titreşim nedeniyle oluşan şekil değiştirme enerjisi, piezoelektrik disk ile elektrik enerjisine dönüştürülmüş ve osiloskop yardımıyla voltaj-zaman grafikleri elde edilmiştir. Bu deney sırasında prototiplerin yanlarına yerleştirilen mikrofon ile ses basıncı ölçümü yapılmıştır. Ölçüm sonucunda frekans-ses basıncı seviyesi grafikleri elde edilmiştir. Elde edilen bu veriler ile akustik enerji hasadı yapan sistemlerin, aynı zamanda gürültü azaltıcı etkileri incelenmiştir. Çalışmalar sonucunda Helmholtz rezonatörlerinin gürültü azaltıcı etkisi gözlemlenmiştir. Literatürde ilk defa geniş bir frekans aralığında rezonatörün etkinliği araştırılmıştır. Frekans değiştikçe rezonatörlerin etkinliği de değişmektedir. Frekansa göre değişen bu etkinliğin nedenleri, yapılan kapsamlı deneysel analizlerle açıklanmıştır. Sistemin geliştirilebilmesi için, her Helmholtz rezonatörü özelinde uygun frekans aralıklarında spesifik çalışmalar yapılması gerekmektedir. Yapılan bu geniş kapsamlı çalışmada, birçok analiz yöntemine bakılarak, tasarlanan Helmholtz rezonatörlerinin akustik enerji hasadı ve gürültü azaltıcı sistemlerde kullanılabileceği ortaya konmuştur.
Seçici lazer ergitme yöntemiyle ti6al4v alaşımının üretimi ve bilyalı dövme uygulanarak özelliklerinin geliştirilmesi
Bu tez çalışması kapsamında ilk bölümde Ti6Al4V alaşımının SLM üretim parametreleri optimize edilmiştir. Katman kalınlığı, tarama hızı ve lazer gücü SLM yönteminde numune doluluk oranına etkisi en fazla olan parametrelerdir. Çalışmada katman kalınlığı, tarama hızı ve lazer gücü paremetreleri ve onların seviyelerine göre L9 ortogonal deneysel tasarım düzeni oluşturulmuştur. Taguchi yöntemine dayalı gri ilişkisel analiz yöntemi kullanılarak optimizasyon yapılmış ve matematiksel modelleri regresyon analizi yardımıyla elde edilmiştir. İkinci bölüm olarak hem optimizasyon hem de deneysel sonuçlar karşılaştırıldığında yoğunluk değeri en yüksek ve en düşük yüzey pürüzlülüğüne sahip numune parametre seti seçilip bilyalı dövme işlemi için SLM numunelerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. Üçüncü bölümde ise numunelere geleneksel, şiddetli ve aşırı bilyalı dövme işlemleri uygulanmıştır. Bilyalı dövme işleminin SLM ile üretilmiş Ti6Al4V alaşımının metalürjik ve yorulma özelliklerini geliştirdiği ortaya konulmuştur.
Flue gas waste heat recovery in a steam power plant
The aim of the study is to determine applicability of waste heat recovery system in a steam power plant. ORC (Organic Rankine Cycle) was integrated into existing steam Rankine cycle. Energy and exergy analyze were applied for each component of ORC. Different working fluid options was taken into account and compared with each other in graphs. On the basis of results steam powered circulating water pump has been adapted to system via engaged with ORC turbine. Economic analyzes of waste heat recovery system was carried out and the results were commentated. Full load (660 MW) parameters were considered in the calculation. Regarding design parameters, acquired results were discussed. Thermodynamic, economic and environmental facts, are the main restriction of the study. According to experienced results, the main criteria is to select a proper fluid for ORC. In order to shorten payback period either covered flue gas duct against acid dew point on the downstream of ORC evaporator thus possible to reduce more flue gas temperature or to supply loyal customer utilizing flue gas waste via any ORC component. Keywords: Energy, Exergy, Organic Fluids, ORC
The use of shrouded cylinder and splitter plate on controlling the vortex shedding in the annular region
The purpose of this work was to control flow structures in the area between the inner and outer cylinders, fluctuations of velocity components and the vibration generated by this flow structure on the cylinder. This study has three main components. The first component was the inner cylinder which has Di = 50mm diameter which kept constant for all experiments. The second component was the perforated outer cylinder which has three different porosities such as, βc =0.3, 0.5, 0.7. The third component was the splitter plate which has also three different porosities, βp =0.3, 0.5, 0.7. The splitter plate had five different plate angles as α = 60°, 90°, 120°, 150°, 180° taking the flow direction as a reference line. The Reynolds number was kept constant at Re = 5x103 based on the inner cylinder diameter. Quantitative and qualitative outcomes were obtained by dye visualization and PIV measurements to define the best combination of cylinders and splitter plate for controlling flow structure. The results showed that βc =0.3 outer cylinder causes a significant decrease in the TKEmax value and also the number of vortices in the annular region decreased to one instead of two because this outer cylinder caused a reduction in the amount of flow which goes into this inner region. In general, the outer cylinder with low porosities such as βc = 0.3 and βc = 0.5 cylinders were found to be better for diminishing the TKEmax than βc = 0.7 outer cylinders. The results indicated that the time average vorticity magnitudes increase by increasing porosity ratios of the splitter plate and the outer cylinder. It was concluded that α = 150° was the most effective plate angle for control flow structure when used with the βc =0.5 cylinder and βp =0.5 plate.
Genelleştirilmiş bir Newtonyen akışkanda entropi üretiminin analitik olarak incelenmesi, Cross modeli
Bu tezde Newtonyen olmayan bir akışkanın Sabit yüzey sıcaklığı ve sisteme giren sabit ısı akısı ortam şartları altında Nusselt sayıları bulunmuştur. Karşılaştırmaları yapılmıştır. Bunu gerçekleştirirken Cross akışkan modeli kullanılmış ve iki plaka arasındaki akışkan için momentumun korunum denklemi kullanılarak hız profili bulunmuştur ve bunun ardından öncelikle sisteme giren sabit ısı akısı ortam şartı altında hız profili kullanılarak sıcaklık profili elde edilmiştir. Sıcaklık profili sisteme giren sabit ısı akısı altında bulunduktan sonra bu şart altında ortalama hız ve ortalama sıcaklık bulunmuş ve Nusselt sayısına ulaşılmıştır. Sisteme giren sabit ısı akısı altında Nusselt sayısı bulunduktan sonra sıcaklık profili, ortalama sıcaklık ve ortalama hız bu sefer sabit yüzey sıcaklığı için bulunmuş ve bu şart için Nusselt sayısı tayin edilmiştir. Her iki şartta da Nusselt sayıları bulunduktan sonra bu iki Nusselt sayısı karşılaştırılmış ve aynı şekilde sonuçlarımız sayısal analiz çözümleriyle de karşılaştırılmıştır.
Assessment of an integrated system with coal fired power plant for multigeneration
In this thesis, a novel multigeneration energy system was introduced based on a conventional steam power plant. This system consists of four sub-systems, namely, waste heat recovery system using organic Rankine cycle, vapor compression refrigeration system, thermal vapor compression desalination system and greenhouse heating system. Energy and exergy analyzes were conducted for defining the efficiency of the sub-systems and the overall efficiency of the multigeneration energy plant. In order to better understand the system performance and to demonstrate the potential for improvement of the multigeneration system, exergoeconomic and environmental analyzes were also performed. The results revealed that the overall efficiency increased when a conventional steam power plant was converted into a multigeneration energy system. As a result, CO2 emissions were reduced because of the lower consumption of coal for the same amount of electricity generation. Fossil fuel consumption and global climate change increase the advantage and importance of an efficient multigeneration power plant.
Türkiye'nin biyokütle enerji potansiyeli
Genel olarak, ülkemiz fosil yakıtlardan enerji ihtiyaçlarını karşılamaktadır. Bu yakıtların ana dezavantajları çevreyi kirletmeleri ve ülkemizin yabancı ülkelere bağımlı olmasıdır. Biyokütle çok çeşitli yerlerde yetiştirilebilir, kolayca depolanabilir, sosyo-ekonomik gelişmelere yardımcı olur ve çevresel etkileri daha olumludur, günümüzde farklı endüstrilerde elektrik, kimyasal hammadde ve sıvı yakıt kullanılmaktadır. Bu özellikler nedeniyle biyokütle enerjisi Türkiye için önem kazanmıştır ve bu önem giderek artmaktadır. Bu çalışmada Türkiye'nin tarımsal ve hayvansal bazlı biyokütle enerji potansiyeli araştırılmıştır. Tarımsal ve hayvansal istatistiksel verileri Türkiye İstatistik Kurumu 2017 verilerinden elde edilmiştir. Çalışmaya göre, toplam ekilen alan 15.856.351 hektar ve bu alandan elde edilebilecek ortalama kuru biyokütle miktarı 436.049.652, 5 tondur. Bu alanın ortalama kuru biyokütle enerji değeri 176.600.109, 3 TEO. Bu kuru biyokütle 2.053.859 MW enerjisine eşdeğerdir. Biyokütle kaynağı için kullanılan toplam hayvan sayısı 408.561.087 sayıdır. Türkiye'de bulunan hayvan atıkları miktarı 96.655.868, 19 tondur. Bu atıklardan 4.309.771.357 m3 /yıl biyogaz elde edilebilir. Bu biyogaz, 2.03 x 1010 kWh/yıl elektrik enerjisine eşdeğerdir. Anahtar Kelimeler: Tarımsal Biyokütle, Hayvan Bazlı Biyokütle, Biyogaz, Türkiye, Yenilenebilir Enerji
Canlılardan esinlenerek minibüs tasarımı ve aerodinamik olarak incelenmesi
Bu çalışmada, kara ulaşım aracı olarak kullanılan çok sayıda minibüs modelinin akış analizi, sürüklenme kuvveti ve sürüklenme katsayıları araştırılmıştır. Sürüklenme katsayısı etkileyen en önemli unsur dış gövde tasarımıdır. Doğada yaşayan aerodinamik özellikleri yüksek olan canlılardan olan balıklar, su altında hareket ederken minimum direnç ve maksimum hız sağlayacak bir gövde yapısına sahiptir. Balıkların bu özelliklerinden ilham alınarak dış gövde tasarımları yapılmıştır. Seçilen balıklar özellikle kafa yapılarının diğer balıklara göre daha şişkin bir yapıda olduğu ve hareket kabiliyetlerinin de yüksek olması sebebiyle tercih edilmiştir. Yapılan incelemeler sonucu Napolyon balığı (humhead wrasse), Yeşil hörgüçlü papağan balığı (Hump parrot fısh), Çiçek boynuz balığı (Flowerhorn fish) örnek olarak alınmış ve minibüslerin gövde tasarımı yapılmıştır. Gövde tasarımlaru SOLIDWORKS programında yapılmıştır. Çizimler ağ yapısı oluşturmak için ANSYS HAD programına yerleştirilmiştir. Değişik tasarımlara ait sürüklenme kuvveti ve sürüklenme katsayıları Fluent programlarıyla belirlenmiştir. Ardından rüzgar tünelinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Deney verileriyle analiz verileri kıyaslanmıştır.Yeni tasarımların karşılaştırılmasının yapılması için referans alınan Mercedes Sprinter 316 (uzun şasi ) modelinin benzeri tasarlanmış ve sürüklenme katsayısında yeni tasarlanan modelde % 13.94 düşüş görülmüştür. Bu düşüşün yakıt tasarrufuna katkısı % 7 olarak hesaplanmıştır. Yıllık ortalama 45000 km kullanılan bir araç için yılda yakut tasarrufu 283.5 litre olarak hesaplanmıştır.Çevresel etkiler incelendiğinde yıllık karbon emisyonuun 737 CO2e/kg daha az olduğu hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: sürüklenme katsayısı, aerodinamik, biyomimetik, rüzgar tüneli, napolyon balığı , yeşil hörgüçlü papağan balığı, çiçek boynuz balığı
Traktör dikey egzoz sistemindeki hasarların titreşim analizi ile tespiti
Egzoz sistemi, yanma sonrasında oluşan artık ürünlerin atmosfere atılması için kullanılır ve çalışırken farklı kuvvetler etki eder. Araç motorunun çalışması ve yol yüzeyi koşullarından kaynaklanan çeşitli uyarma kuvvetlerinin neden olduğu aşırı titreşim egzoza aktarılır. Bu durum egzoz sistemlerinin kullanım ömründen çok önce hasar görmesine neden olur. Bu nedenle egzozun titreşimlerinin hızlı bir şekilde değerlendirilmesi ve net bir şekilde analiz edilmesi gerekmektedir. Egzoz sistem parametrelerinin; bir kısmı araç çalışır halde iken ölçülebilir, bir kısmı ölçümler arası karşılaştırmalar ve sonlu elemanlar analizi (SEA) gibi nümerik analiz yöntemleri kullanılarak tahmin edilebilir. Bu çalışmada, 90 HP gücündeki HATTAT/290 marka/model traktöre ait dikey egzoz sisteminin titreşim probleminin çözümü için sonlu elemanlar yöntemi (SEY) temelli bir yaklaşım benimsenmiştir. ANSYS WB® yazılımı kullanılarak oluşturulan üç boyutlu modelde, egzoz sisteminin doğal frekansları ve mod şekilleri belirlenerek modal analiz gerçekleştirilmiştir. Traktör üreticisinin tasarım kriterleri doğrultusunda egzoz sisteminde iyileştirmeler yapılarak yeni bir tasarım oluşturulmuştur. Hem sayısal simülasyonlar hem de gerçek bir egzoz üzerinde yapılan deneysel çalışmalar ile yeni tasarımın performansı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, yapılan geometrik modifikasyonlar sayesinde sistemin rijitliğinin arttığını ve dolayısıyla daha yüksek frekanslarda titreşim gösterdiğini ortaya koymuştur. Bu sayede, titreşim seviyelerinde önemli ölçüde azalma sağlanmıştır. Geliştirilen yeni egzoz modeli, üretime geçirilerek pratik olarak da doğrulanmıştır. Çalışma, sonlu elemanlar yönteminin traktör egzoz sistemlerinin titreşim analizinde etkin bir araç olduğunu ve tasarım iyileştirmelerinde önemli katkılar sunduğunu göstermiştir.
Geleneksel bilyalı dövme ve şiddetli bilyalı dövme yoluyla Al-Si alaşımları yüzeyinin şiddetli plastik deformasyonu ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, Al-Si alaşımlarının geleneksel bilyalı dövme (GBD) ve şiddetli bilyalı dövme (ŞBD) işlemleri kullanılarak şiddetli plastik deformasyon (ŞPD) etkisi ile malzeme özellikleri ve aşınma performansı incelenmiştir. Al-Si alaşımları, yüksek özgül mukavemetleri, korozyon direnci ve hafif yapıları nedeniyle otomotiv ve havacılık sanayisinde sıklıkla kullanılmaktadır. Çalışmanın amacı, farklı bilyalı dövme şiddetlerinin Al-Si döküm alaşımının mikroyapısı, mekanik özellikleri ve aşınma performansı üzerindeki etkilerini anlamaktır. Araştırma, Al-Si alaşımlarının fiziksel özellikleri ve endüstriyel uygulamalarına odaklanarak kapsamlı bir literatür taramasıyla başlamıştır. Deneylerde, A356 Al-Si alaşım numunelerine GBD ve ŞBD uygulanmış ve yüzey morfolojisi, mikroyapı ve mekanik özelliklerdeki değişiklikler incelenmiştir. Yüzey ve yüzey altı değişikliklerini analiz etmek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) gibi ileri karakterizasyon teknikleri kullanılmıştır.
Mikrodalga sinterleme ile üretilen alüminyum alaşımı esaslı sic ve gr takviyeli hibrit kompozitlerin tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Kompozit malzemeler iki veya daha çok malzemenin makroskobik boyutta birleştirilmesi ile oluşan ve yapılan tasarım ile benzersiz özelliklere sahip olabilen malzemelerdir. Metal matrisli kompozit malzemeler; yüksek mukavemet, düşük maliyet, yüksek aşınma ve korozyon direnci, tokluk, ısıl ve termal iletkenlik gibi mekanik ve fiziksel özelliklerinden ötürü otomotiv, havacılık ve uzay, denizcilik ve savunma sanayilerinde oldukça geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Metal matrisli kompozit malzemeler içinde en yaygın kullanılan malzeme türü alüminyum metal matrisli kompozit malzemelerdir. Bu malzemelerin üretiminde genellikle tercih edilen üretim metodu toz metalurjisidir. Toz metalurjisi süreç olarak basit, maliyet açısından değerlendirildiğinde diğer tekniklere göre nispeten daha ucuz, üretim sırasında malzeme kaybı sıfıra yakın olan ve yüksek mekanik değerler elde edilen bir üretim yöntemidir. Toz metalurjisi yönteminde malzemeye mukavemet gibi özelliklerin kazandırıldığı işlem basamağı sinterleme aşamasıdır. Sinterleme parçacıklar arası kimyasal bağın oluşturulduğu ve bu sayede mukavemetin arttırıldığı bir ısıl işlemdir. Günümüzde; maliyet ve zaman açısından değerlendirildiğinde daha avantajlı olan sinterleme teknikleri üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu teknikler arasında en göze çarpan yöntem mikrodalga sinterlemedir. Bu çalışmada, toz metalurjisi metodu ile SiC-Gr takviyeli alüminyum metal matrisli kompozit malzemeler mikrodalga sinterlenerek üretildi. Alüminyum metal matris alaşım için ağırlıkça %0,4 Cu, %0,8 Mg ve %0,6 Si tozları kullanıldı. Takviye elemanlarından biri olan Gr oranı numunenin ağırlıkça %3' ü olacak şekilde sabit tutulurken, SiC ise ağırlıkça %0, 1, 3, 5 olarak dört farklı oranda kullanıldı. Homojen malzeme dağılımı oluşturmak için tozlar 2 saat boyunca karıştırıldılar. Karıştırılan tozlar 100 tonluk pres kullanılarak 600 MPa basın ile tek yönlü preslendi. Al-Mg- Si- Cu metal matrisli Gr- SiC takviyeli ham hibrit kompozitler 15 °C/dk ısıtma hızı ile 600 °C sıcaklıkta 30 dk. süre ile mikrodalga sinterlendiler. Üretilen hibrit kompozitlerin mikroyapısal özellikleri, mikrosertlik özellikleri ve tribolojik özellikleri incelenmiştir. Numunelerin mikroyapısal incelemeleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirildi. İncelemelerde ikincil elektron dedektörü (SED) ve geri saçılımlı elektron dedektörü (BSED) kullanıldı. Elementsel analizler için de enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) dedektörü kullanıldı. Tribolojik testler için ise tribometre kullanıldı. Gerçekleştirilen çalışmalar ve elde edilen sonuçlar Gr-SiC takviyeli hibrit kompozitlerin gelişmiş aşınma dayanımına sahip olduğunu göstermektedir.
Pirinç malzemede döküm prosesini etkileyen tasarım parametrelerinin magmasoft yazılımında incelenmesi ve bir örnek çözümün işlenmesi
Bu çalışmada, döküm işlemi sırasında oluşabilecek hataların döküm öncesinde tahmin edilmesi, iyileştirilmesi ve yüksek verim (daha az hurda) dökülebilmesini sağlayan simülasyon programının tanıtımı, yapılan çalışmaların kısa özetleri verilmiştir. dünya çapında ve yürüttüğümüz vaka çalışması sunulmaktadır. Dökümü yapılacak parçalar henüz tasarım aşamasındayken analiz çalışmaları yapılır. Analiz çıktılarına göre iyileştirme yapılacak detaylar belirlenir, tasarım yenilenir ve tekrar analiz yapılır. Bu döngü, döküm sürecinde en iyi verimi alana kadar devam eder. Bu çerçevede örnek bir tasarım için analiz ve iyileştirmeler yapılmış, deneysel olarak doğrulanmış ve ön seri üretim aşamasına geçiş sağlanmıştır.
Y25 tipi boji gövdesinin sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analizleri ve kaynak dikişlerindeki yorulmanın incelenmesi
Bojiler günümüzde raylı sistemlerde kullanılan araçları taşımaya yarayan ve birden fazla montaj parçasının bir araya gelmesiyle oluşan mekanik sistemlerdir. Bu montaj parçalarına boji süspansiyon sistemleri, teker setleri, fren donanım sistemleri ve aks kutusu örnek olarak gösterilebilir. Raylı sistemlerde kullanılan taşıtları taşıyan boji gövdesinin güvenli emniyet sınırları içerisinde tasarımının gerçekleştirilmesi önemli bir durum haline gelmiştir. Demiryolu ulaşımı sayesinde tek seferde ciddi ağırlıktaki yüklerin taşınması mümkün olabilmektedir. Bu nedenle boji gövdelerinin taşıma kapasitesini arttırmak için hafif olarak tasarlanması gerekmektedir. Gerek demiryolu ağ trafiğini aksatmamak gerek gecikmelerden kaynaklanacak olan maliyet zararlarını ortadan kaldırmak için yük nakil sürelerinin gerekenden fazla sürmemesi istenir. Bu nedenle boji gövdeleri üzerinde herhangi bir yapısal sorun olmaması istenmektedir. Boji ana gövdelerindeki temel yapılar kaynaklı birleştirme ile imal edilir. Bu nedenle kaynak dikiş bölgelerindeki çatlak oluşumu genel montaj bütünü açısından ciddi sayılabilecek sorunların oluşmasına sebep olacaktır. Bu tez kapsamında, Y25 boji gövdesinin yapısal analizlerinin testler ile doğrulanması yapılmış ve kaynak dikişlerindeki gerilmelerin etkisi incelenmiştir. Boji gövdesinin statik yükleme testleri Çek Akreditasyon Enstitüsü tarafından akredite edilen VZU Plzen'nin test laboratuvarlarında gerçekleştirilmiştir. Boji gövdesi üzerinde uygulanacak olan test yükleri EN 13749 standardı referans alınarak belirlenmiştir. Her bir test yükleri oluşabilecek karışıklıkları önlemek adına numaralandırılmıştır. Boji gövdesi üzerinde belirlenen bölgelere tek eksen ve üç eksen gerinim ölçerler yapıştırılmıştır. Test sonrası Ansys Workbench SE yazılımı ile gerinim ölçer bölgelerindeki gerilmeler hesaplanmış ve doğrulanmıştır. Kaynak dikişlerindeki sonuçların değerlendirilmesi için Limit CAE yazılımı kullanılmıştır. Gerilme sonuçları Ansys Workbench analiz programından Limit CAE yazılımına aktarılmıştır. DVS 1612 standardına göre kaynak dikiş bölgelerindeki sonuçlar değerlendirilmiş ve EN 15085-3 standardına göre yorumlanmıştır. Sonuçların gereksinimleri karşıladığı görülmüştür.
R-410a, R-32 ve alternatifi yeni nesil soğutucu (R-454b) ile soğutma çevriminde performans açısından karşılaştırılması
Küresel ısınma potansiyeli yüksek soğutucu gazlar ile yeni nesil soğutucu gazların bir rooftop klimadaki performanslarının teorik olarak karşılaştırılması, R-454 B gaz kullanım koşulları hakkında detaylı bilgi vererek üretici ve tedarikçi bakış açılarını değiştirmek bu çalışmanın öncelikli amacıdır. HFC-410A ile R-454B enerji ve ekserji verimliliği açısından karşılaştırılması teorik bir analizle, sunulacaktır.Yakın gelecekte (2025-2027) EU 517/2014 regülasyonuna göre kullanımı sınırlandırılacaktır, mevcut piyasa koşullarında fiyatlarında da artış sağlanarak alternatifi soğutucu gazların kullanımın teşvik edilmesi planlanmaktadır. Benzer çalışmalar geçmiş yıllarda R-22 ve R-134 gazların yerini günümüzde almaya başlayan R1234ze-(chiller) ve R1234yf(otomobil) yeni nesil gazlar içinde gerçekleşmiştir . Üreticiler yeni nesil soğutucu gazların kullanımına karar verirken sadece çevre koşullarını değil literatürde yapılan performans çalışmalarında dikkate almaktadır.
Silecek mekanizması tasarımı ve analizi
Cam s.leceğ. mekan.zması otomot.v endüstr.s. .ç.n öneml. b.r konudur. Bu mekan.zma hem öteleme hem de dönme hareket. serg.leyen özel b.r mekan.zmadır. Otomot.v sektöründe bel.rl. performans gereks.n.mler.n., regülasyonları karşılayan b.r mekan.zmanın tasarımının yapılması gerek.r. Bu mekan.zmalar anal.t.k yöntemler.n karmaşıklığı ve zorluğu neden.yle, genell.kle CAD yazılımları yardımıyla graf.k yöntemler .le gerçekleşt.r.l.r. Ancak bu deneme-yanılma yöntem. s.stem.n mafsal konumları, aktarma açısı g.b. öneml. tasarım parametreler. uygun oluncaya kadar tekrarlanır. S.lecek mekan.zmasının k.nemat.k anal.z. hayat. önem taşımaktadır. S.stem.n performansının değerlend.r.leb.lmes. amacıyla hareket boyunca oluşan hız ve .vme değerler. hesaplanmalı ve d.ğer tasarım ops.yonları .le değerlend.r.lmel.d.r. Graf.k anal.z .le mekan.zmanın sadece mevcut poz.syonu .ç.n gerçekleşt.r.lmes. sebeb. .le s.stem.n her b.r poz.syonu .ç.n .şlem.n tekrarlanması gerekmekted.r. Bu tekrarlar zaman ve .ş gücü kaybına neden olur. Bu nedenle s.stem .ç.n gerekl. g.rd.ler ve kısıtlar bel.rlend.kten sonra, gereks.n.mler. karşılayacak b.r mekan.zma tasarımını gerçekleşt.ren, tasarlanan s.stem.n performansını değerlend.reb.lmek adına k.nemat.k anal.z.n. yapan bas.t b.r algor.tma oluşturulmuş ve .ş akışına entegre ed.lmeye çalışılmıştır. Bu çalışmada, otomot.v sektörünün performans ve regülat.f gereks.n.mler. göz önünde bulundurularak, dört kol mekan.zması geometr.s.nden ve bu mekan.zmanın fonks.yon sentez. uygulamasından yararlanılarak b.r s.lecek mekan.zması tasarlanmıştır. Açısal hız/.vme, kuvvet .let.m. ve ağırlık bakımından en uygun çözüm elde ed.lmeye çalışılmıştır. Sentez aşamasında farklı yaklaşımlar .le çözümler üret.lmeye çalışılmış ve uygulamaya en uygun olan yöntem seç.lm.şt.r. Elde ed.len uygun çözüm .le b.r MATLAB algor.tması oluşturularak s.lecek konumları ve s.lme açıları bel.rlenen b.r s.stem.n boyutlandırılması ve boyutlandırılan mekan.zmanın III k.nemat.k anal.z.n.n gerçekleşt.r.lmes. sağlanmıştır. Bu şek.lde b.l.msel alt yapısı olmayan, sadece s.stem.n .ht.yaç duyduğu g.rd.ler ve kısıtlar .le karmaşık anal.t.k denklemler .le uğraşmadan bas.t b.r arayüz .le, kolay b.r şek.lde s.stem.n tasarımı gerçekleşt.r.leb.l.r. İht.yaç duyulan çıktılar, hızlı ve bas.t b.r şek.lde elde ed.leb.l.r, yorumlanab.l.r. Karmaşık ve mal.yetl. kalıp/f.kstür yatırımı, numune üret.m. ve test/doğrulama süreçler. g.b. aşamalara geç.lmeden s.stem performansının öngörülmes., olası problemler.n saptanması, ortadan kaldırmak .ç.n gerekl. aks.yonun alınab.lmes.ne olanak sağlamaktadır. B8r satır boşluk B8r satır boşluk
Piezoelektik etki ile titreşim yapan delikli yüzey üzerine yerleştirilmiş sıvı damlanın dinamik davranışının incelenmesi
Piezoelektrik etki ile titreşim yapan damla atomizasyonu, sıvıların bu titreşimenerjisini kullanarak daha küçük damlalara bölünmesini içerir. Bu yöntem, daha iyi verimlilik, homojenlik için birçok endüstri ve bilimsel çalışma için vazgeçilmezdir. Damla atomizasyonu yöntemi gıda sanayi, kumaş kurutma, elektronik soğutma, tarım,endüstriyel üretim, biyoteknoloji, tarım, havacılık, tıp alanı gibi çeşitli ilgi alanlarına ve kullanım alanlarına sahiptir. Bu tezin çalışmasında piezoelektrik etki ile yüksek frekansta titreşim yapan pirinç ve paslanmaz çelik malzemelerinin üzerine yerleştirilen su damlalarının dinamik davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Bu tez çalışmasının amacı, delikli ve deliksiz pirinç ve paslanmaz çelik özelliklerindeki plakaların yüzeyleri üzerine yerleştirilen, belirli hacimdeki su damlasının dinamik davranışının incelenmesi ve pirinç, paslanmaz çelik özelliklerinin ve gözenekli plaklarının gözenekler arası mesafesinin değişmesinin damla atomizasyon davranışı üzerindeki etkilerini ortaya koymaktır. Bir diğer amaç olarak frekans süpürme yöntemi, atomizasyonun daha etkili gözlemlenebilmesi için 15kHz ile 25 kHz arasında birçok frekansta çalışılarak süpürme yöntemi denenmiştir. Bu da tek bir frekansta çalışmak yerine, yüzeyin rezonans frekanslarını da denk gelen noktalarda çalışmaya deneyde olanak sağlamıştır. Bu deneyde, paslanmaz çelik ve pirinç plakalar lazer markalama yöntemi ile, aynı plaka üzerinde, gözenekler arası mesafelerin 1000, 1500, 2000 ve 2500 μm olacak şekilde delinmiştir. Gözenekli pirinç ve paslanmaz çelik plakalarının delik çaplarının gerçek ölçüleri mikroskopta ölçülmüştür. Damla atomizasyonu deneyleri için piezoelektrik disk, deney plaklarının alt yüzeylerine sabitlenerek sinüs sinyali ile uyarılmıştır. Plakaların üst yüzeyi ile temas eden su damlasının deney boyunca değişiklik gösteren görüntüsü üstten bir kamera ile kaydedilmiştir. Kaydedilen görüntüler analiz programı ile zamana göre değişimleri kaydedilmiştir. Aynı analiz programı ile damlaların alan ölçümleri yapılarak grafikler oluşturulmuştur. Diğer bir amaç ile bu çalışmada frekans süpürme yönteminin deney yüzeylerinde atomizasyona olan katkısı araştırılmıştır. Bu yöntemde, farklı frekanslarda süpürme uygulanarak sıvı damlaların atomizasyonu incelenmiştir. Sonucunda damla görüntülerinin zamanla değişimleri aynı analiz programı kullanılarak alan ölçümleri yapılmıştır. Frekans ivme grafikleri oluşturulmuştur. Bu çalışma ile, pirinç ve paslanmaz çelik olmak üzere iki farklı malzeme özelliklerine sahip, gözenekli ve gözeneksiz plakalar üzerinde belirli hacimde su damlacıklarının dinamik davranışı gösterilmiştir. Gözenekli plakaların iki gözenek arası mesafe boyu değiştirilerek damla atomizasyonuna olan etkisi incelenmiştir.Frekans süpürme yönteminin atomizasyon sürecini önemli ölçüde hızlandırdığı sonucu deneysel olarak gösterilmiştir. Elde edilen genel sonuçlar göre pirinç malzemelerin paslanmaz çelik malzemelere göre damla atomizasyonu daha hızlı gerçekleşmiştir. Anahtar Kelimeler: Titreşim Analizi, Atomizasyon, Mikro Delikli Pirinç Plaka, Mikro Delikli Paslanmaz Çelik Plaka, Gözeneksiz Mikro Kalınlıkta Plaka, Görüntü Analizi, Piezoelektrik dönüştürücü
Montreal Protokolü Kigali değişikliği kapsamında iklimlendirme sektöründe düşük küresel ısınma potansiyeline sahip soğutucu akışkanların araştırılması ve potansiyel emisyon azaltım tahmini
Bu çalışmada, Montreal Protokolü'nün uygulanması ve soğutma sektörünün iklim değişikliğiyle mücadeledeki rolü incelenmiştir. Ozon tabakasını incelten maddelerin azaltılmasını hedefleyen protokol, Kigali Değişikliği ile HFC kullanımının sınırlandırılmasını öngörmüştür. Küresel politikalar ve sera gazı emisyonlarının sektörel dağılımı değerlendirilerek, R410A ve R32 soğutucu akışkanlarının teknik ve çevresel özellikleri karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda, R410A ve R32'nin performansı farklı çalışma koşulları altında değerlendirilmiş; enerji verimliliği (EER), soğutma kapasitesi, enerji tüketimi ve kompresör deşarj sıcaklıkları analiz edilmiştir. Sonuçlar, R32'nin daha yüksek verimlilik sağladığını, daha az akışkan şarjı gerektirdiğini ve çevresel açıdan daha sürdürülebilir olduğunu göstermektedir. Ancak, hafif yanıcı olması nedeniyle ek güvenlik önlemleri gerektirdiği vurgulanmıştır. Sonuç olarak, R32'nin R410A'ya alternatif olarak kullanımı teknik performans ve çevresel etkiler açısından avantajlı bulunmuştur. Düşük GWP'li akışkanlara geçişin iklim dostu çözümler için kritik olduğu gösterilmiş, sektörün sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşması açısından R32'nin önemli bir seçenek sunduğu ortaya konmuştur.
Hava araçlarında kullanılan polimer kompozitlerin onarımı için proses geliştirilmesi ve üretilen kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmanın amacı, özellikle hava araçlarının gövde, kanat, kuyruk stabilizatörleri ve kapı gibi kompozit bileşenlerinin dış cephelerinde meydana gelen derin çizik gibi nispeten küçük hasarların onarımı için yeni bir proses geliştirmektir. Bu amaçla projenin ilk aşamasında, sürekli cam elyaf fitilleri önce epoksi reçineyle ıslatan daha sonra hasarlı bölgeye onarım dolgusu yapabilen el tipi prototip bir cihaz geliştirilmiştir. İkinci aşamada hava araçlarındaki gövdenin dış katmanına benzer şekilde 12 katmanlı ve 2–3 mm kalınlığında 6 adet kompozit plaka (Vf ≈ %55) üretilmiştir. Kompozit plaklar için Duratek® epoksi ve 300 g/m² alansal yoğunluğundaki cam-dokuma kumaşlar kullanılmıştır. Plaka üretiminde el yatırması ve sıcak presleme yöntemleri uygulanmıştır. Üçüncü aşamada, üretilen kompozit plakalardan standartlara uygun şekilde çekme ve eğme numuneleri kesilmiştir. CNC routerda numunelere kalınlıklarının %40'ı kadar derinlikte U ve V-kesitli çizikler açılmıştır. Çizikleri açmak için çapları sırasıyla Ø2 mm ve Ø1 mm olan iki farklı (3-ağızlı düz U-kesitli, 2-ağızlı üçgen V-kesitli) parmak freze kullanılmıştır. Açılan 0.8–1.2 mm derinlikteki bu çizikler sayesinde 12 katmanlı kompozit numunelerin bir kısmına ≈5. katmanına kadar yapay derin çizik hasarı oluşturulmuştur. Böylece aynı plakadan orjinal (hasarsız), U ve V-geometrili çizik hasarı olan üç farklı test numune grubu elde edilmiştir. Dördüncü aşamada, el tipi cihaz ile cam elyaf iplere (300 tex) epoksi reçine emdirilmiştir. Aynı cihazla epoksi reçineyle ıslatılmış elyaflar hasarlı bölgelere serilerek (6–9 kat) sıkıştırılmıştır. Üç farklı reçineyle aynı işlemler tekrar edilerek derin çizikler kompozit dolgu yamasıyla (Vf≈%40) kapatılmıştır. Beşinci aşamada, kompozit dolguyla onarımı yapılan numuneler laboratuvar ortamında 23 °C'de 24 saat, infrared lamba altında 40 °C'de 4 saat ve 60 °C'de ise 2 saat kürlenmişlerdir. Böylece üç reçine tipi, iki yama geometrisi ve üç kürleme şartı kullanılarak 18 farklı senaryo oluşturulmuştur. Her bir senaryo şartında hasarlı numuneler onarılmıştır. Altınca aşamada, orjinal (hasarsız) ve onarılan numunelerin çekme ve üç noktadan eğilme testleri yapılmıştır. Yedinci aşamada test sonuçlarının analizine geçilmiştir. Yama geometrisi, epoksi tipi, numune kalınlığı ve kürleme şartları gibi parametrelere bağlı olarak elde edilen tüm test verileri MS Excel'e girilerek kaydedilmiştir. Her senaryo için "orjinal mukavemeti karşılama oranı" veya "yama verimi" değerleri hesaplanmıştır. Onarılan numuneler bahsedilen parametrelere bağlı olarak orjinal numunelerle kıyaslanmıştır. Onarım ile orijinal çekme mukavemetinin %84–94, çekme modülünün %79–89, eğilme mukavemetinin %61–65 ve eğilme modülünün ise %84–99 oranında geri kazanıldığı tespit edilmiştir. Elde edilen verim değerleri ise yamanın ve sunulan prosesin başarı göstergesi olarak yorumlanmıştır. SPSS-24'te ise grafiksel ve istatiksel analizler yapılarak sonuçlar karşılıklı kıyaslanmıştır. Sayısal sonuçlar amaca yönelik olarak detaylandırılmıştır. Daha sonra Minitab-19'da hedef olarak maksimum mukavemet ve yama verimleri öncelenerek optimum parametreler elde edilmiştir. Sekizinci ve son aşamada genel değerlendirme yapılarak, hava araçlarının kompozit cephelerinde meydana gelen "derin çizik" tipi küçük hasarların pratik onarımı için; "U-yama geometrisi, ≈13 Pa.s'lık epoksi viskozitesi, 73,5 MPa'lık reçine mukavemeti, ≈46 °C kürleme sıcaklığı ve ≈18 saatlik kürleme süresi" optimum proses değişkenleri olarak önerilmiştir.
Yüzeyi modifiye edilen titanyum malzemenin elektroforetik biriktirme yöntemiyle HA-GO kompozitiyle kaplanarak biyouyumluluk ve yüzey özelliklerinin incelenmesi
Biyomedikal alanda kaplamalarda en sık kullanılan altlık malzemeler grubunda titanyum ve alaşımları yer almaktadır. Osseointegrasyon sürecinin sağlıklı bir şekilde gerçekleşebilmesi için titanyum altlık malzemeler sıklıkla hidroksiapatit (HA) malzemesiyle kaplanarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, farklı yüzey işlemleri ile titanyumun yüzey özelliklerini geliştirmek ve grafen oksit (GO) katkısının HA-GO kompozit kaplamasındaki etkilerini incelemektir. Yüzey modifikasyon işlemleri sırasıyla; kumlama (K), asitle dağlama (D) ve son olarak da dağlama işlemi yapılan yüzeye anodik spark oksidasyon (ASO) işlemidir. Yüzey modifikasyon işlemleri uygulandıktan sonra titanyumun yüzeyi elektroforetik biriktirme (EPD) yöntemiyle farklı voltaj ve sürelerde (ağırlıkça %0, 2, 4 ve 6 GO) HA-GO süspansiyonları ile kaplanmıştır. Voltaj ve süre açısından bir optimizasyon çalışması yapılmıştır. Optimizasyon çalışması sonucu en ideal süre ve voltaj 20 V ve 5 dk olarak belirlenmiştir. Üretilen tüm numunelerin yüzey morfolojisi ve elementel içeriği incelenmiştir. Optimum parametrelere göre üretilen kaplamaların yüzey morfolojisi, elementel içeriği, temas açısı, faz yapıları, biyouyumluluğu ve biyoaktivetisi incelenmiştir. Sitotoksisite testi L929 (fare fibroblastları) hücre hatları ile %70 hücre canlılığı kriterine göre gerçekleştirilmiştir. Biyoaktivite analizi 14 gün süreyle yapay beden sıvısında (YBS) yapılmıştır. Temas açısı ölçümlerinde ASO işleminden dolayı arttırılan yüzey alanı sayesinde tüm numune yüzeylerinin süper hidrofilik davranış sergilediği görülmüştür. Zımparalanmış yüzeyin temas açısı ölçüm değeri 71.03° iken ASO ve kaplama işleminden sonra HA-GO kaplamalarında temas açı değerleri 5 derecenin altında ölçülmüştür. Biyoaktivite testi sonucunda apatit çekirdeklenmesinde en iyi sonucun %4 GO katkılı HA-GO kompozit kaplamanın yüzey morfolojisinde görüldüğü tespit edilmiştir. L929 hücreleri ile yapılan biyouyumluluk incelemesinde HA-GO kompozit kaplamalar içerisinde HA-GO (%4) kompozit kaplaması en başarılı sonuç olmuştur.
Flow control in the wake of a circular cylinder by means of perforated semi circular cylinder and splitter plate
The main purpose of the present experimental study was to control unsteady flow behaviors in the wake region of a circular cylinder (inner cylinder) by means of permeable semi circular cylinder (outer cylinder) and splitter plate. Inner and outer cylinder diameters and Reynolds number with respect to inner cylinder diameter were kept constant as 50 mm, 125 mm and Re=5000 respectively throughout the experiments. Two different porosity ratios were designated as cylinder porosity ratio (βC) and plate porosity ratio (βP). Three different cylinder porosity ratio and four different plate porosity ratio were determined as βC=0.3, 0.5, 0.7 and βP=0, 0.3, 0.5, 0.7 respectively. Also, plate angle (α) relative to the flow direction was defined to investigate the effect of splitter plate location to the flow behavior. And these plate angles were chosen as α=90°, 120°, 150°, 180°. For all configurations, dye visualization method was utilized initially, and then to have quantitative results PIV technique was applied. Results indicated that as the plate porosity ascends the TKEmax values has diminishing trend. Also cylinder porosity has remarkable influence on TKEmax values, TKEmax reduction was obtained for lower porous cylinders. And plate angles of 150° and 180° were found to be the most effective angles regardless of the plate porosity ratio. The highest TKEmax decrease was attained as 34% for the βC=0.3, βP=0.5 at 180°. On the other hand, βC=0.7 has insignificant control over flow by reason of its high permeability. Consequently, βC=0.3 and 0.5, βP=0.5 and 0.7, and plate angles of 150° and 180° were found as the most effective parameters in order to control the flow.
Investigation of effects of heat treatment parameters on mechanical properties and corrosion behavior in induction hardening of martensitic stainless steels
Martensitic stainless steels are widely used in industrial applications due to their high hardness and superior durability properties. The fundamental method that imparts these characteristics to these steels is the application of heat treatments. Traditionally conducted in heat treatment furnaces, these processes have long processing times and high energy consumption. To mitigate these drawbacks, alternative methods have been explored in recent years. Among these alternatives, induction heat treatment has emerged as a significant option due to its speed, energy efficiency, and suitability for automation. While induction heating has been predominantly utilized for surface hardening, recent advancements demonstrate that, when appropriate parameters are employed, it can also yield effective results in volumetric heat treatments. In the initial phase of this study, the objective was to determine the optimal induction heat treatment parameters that maximize hardness, corrosion resistance, and wear resistance for 440B martensitic stainless steel. To this end, the effects of austenitizing temperature, austenitizing duration, tempering, and cryogenic cooling processes were investigated. The tests and analyses revealed that a heat treatment conducted at 1110°C in 2 minutes, followed by cryogenic treatment and a single tempering cycle, resulted in a 30% improvement in wear performance and an 86% enhancement in corrosion resistance compared to conventional heat treatment methods, while also reducing the crystal grain size by 46%. Within the scope of this thesis, thermal cycling heat treatment applications were also conducted based on the optimized heat treatment parameters. The thermal cycling heat treatment process contributed to grain refinement in the austenitic phase and resulted in a more homogeneous martensitic microstructure. Additionally, thermal cycling reduced wear loss by 25%. Although corrosion loss showed a slight increase compared to single-cycle treatment, the pitting corrosion resistance improved by 60%. Considering the reliability analyses of the data obtained, the results indicate that the 4-cycle treatment is the most suitable heat treatment parameter.
Binek otomobil jantının viraj koşullarında mekanik davranışının sayısal ve nümerik olarak incelenmesi
Günümüz teknolojik gelişmeleriyle birlikte otomotiv sektöründe birçok aksam yapısal değişime uğramaktadır. Bu dönüşümden etkilenen kritik parçalardan biri de janttır. Jant, araç parçaları arasında işlevi göz önünde bulundurulduğunda hayati öneme sahip bir parçadır. Jant üzerine farklı disiplinler ile ilgili birçok araştırma ve geliştirme çalışması yapılmaktadır. Jant üzerinde yapılan araştırma faaliyetleri ve bunların doğrulanması için yapılan birçok farklı test bulunmaktadır. Bu testlerden en önemlilerinden birisi virajlı yorulma testidir. Yapılan çalışmalar kapsamında belirlenen jant modeli üzerinde nümerik ve deneysel araştırmalarda bulunulmuştur. Sürdürülen çalışmalarda modal analizler farklı şartlar için incelenmiş hem nümerik hem de deneysel olarak araştırılırmıştır. Virajlı yorulma testi düzeneğinde çalışma şartları altında ivme analizleri gerçekleştirilerek doğruluk oranları paylaşılmıştır. Çalışmalar sayesinde oluşturulan nümerik model ile gerilme değerleri tespit edilerek, deneysel gerilme analizleri ile karşılaştırılmış ve jant üzerinde ağırlık azaltılabilecek noktalar önerilmiştir. Bu çalışma deneysel ve nümerik analizler ile desteklenmiş olup, üniversite-sanayi iş birliği çerçevesinde uygulamaya dönük katkılar sunacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Literatürde bu konu farklı açılardan ele alınmış olsa da, bu çalışmada benimsenen kapsamlı analiz yaklaşımı, detay seviyesiyle dikkat çekici bir katkı sağlamaktadır.
Zırh çeliği içeren hibrit kompozit yapıların balistik davranışlarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Zırh çelikleri yüksek tokluk, iyi mukavemet, kaynak edilebilirlik ve şekil verilebilirlik gibi avantajlar sunmaktadır. Öte yandan aramid fiberler de molekülleri arasına güçlü zincir bağ yapısına sahip olması ve ağırlığına oranla yüksek çekme mukavemeti değeri sunması nedeni ile balistik zırh malzemesi olarak tercih edilmektedir. Bu çalışmada, Armox 500T ile Hardox 450 zırh çelikleri, Kevlar 29 /epoksi laminat kompoziti ve Alüminyum bal peteği malzemelerine yer verilmiştir. Bu malzemelerin farklı şekillerde dizilimi neticesinde oluşan tekli, ikili ve hibrit 23 farklı zırh yapısının balistik performansı incelenmiştir. Gerçek mermi testleri NIJ 0108.01 III koruma seviyesi standardı kapsamında 838 ± 15m/s namlu çıkış hızına sahip 7.62 tam metal kaplama mermi ile gerçekleştirilmiştir. Zırh yapılarına ait sonlu elemanlar analizleri ANSYS LS DYNA programında gerçekleştirilmiştir. Test levhaları 250×250mm boyutlarına sahip olup kalınlıkları ise 4mm ile 38.7mm arasında değişiklik göstermiştir. Balistik test uygulanacak Test levhaları dört kenarından sabitlenmiştir. 6mm monolitik zırh çeliği plakaların yerine ikame edilebilecek, ağırlık avantajı sunan 4mm zırh çeliği içeren hibrit zırh yapıları belirlenmiştir. Hardox 450 vurma yüzlü tüm hibrit yapılar başarısız olurken, Armox 500T ön yüzlü 4A14K plakası ile A12K10B plakaları ağırlık avantajı sunarak 6A monolitik plakasının yerine ikame edilebilir olarak belirlenmiştir.
Balistik füze tasarımı ve analizi
Füze teknolojileri, modern savunma sistemlerinin en kritik unsurlarından biri olarak, aerodinamik, malzeme bilimi, uçuş dinamiği ve itki sistemlerindeki gelişmelerle ülkelerin stratejik kabiliyetlerini şekillendirmektedir. Bu tez, R-27 (SS-N-6 Serb), DF-21, Agni-II ve Jericho II füze sistemlerinin aerodinamik tasarım, yapısal malzeme seçimi, uçuş dinamiği, itki sistemleri, yörünge analizi, titreşim stabilitesi ve kontrol yüzeyleri açısından kapsamlı bir analizini sunmaktadır. MATLAB tabanlı simülasyonlar ve mühendislik değerlendirmeleri ile her füze sisteminin güçlü ve zayıf yönleri detaylı bir şekilde ortaya koyulmuş, sistemlerin performansları somut verilerle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, R-27 ve Jericho II'nin yüksek aerodinamik verimlilikleri sayesinde uzun menzilli uçuşlarda düşük sürtünme ve yüksek stabilite sunduğunu ortaya koymuştur. Buna karşın, DF-21 ve Agni-II kompakt tasarımları ve hızlı itki sistemleri ile kısa sürede yüksek hızlara ulaşmaktadır. Yapısal malzeme seçiminin füze performansına etkisi de belirgin bir şekilde görülmüş; R-27 ve Jericho II dayanıklı ve ağır malzemeler tercih ederken, DF-21 ve Agni-II hafif kompozit malzemeler kullanarak toplam ağırlığı azaltmış ve hız kabiliyetlerini artırmıştır. Ayrıca, Jericho II'nin geniş menzili ve çok yönlü yörünge kapasitesi stratejik esneklik sağlarken, diğer sistemler belirli görev profillerinde ön plana çıkmıştır. Bu çalışma, mühendislik yöntemleri ve tasarım kararlarının füze performansı üzerindeki etkilerini ortaya koyarak, savunma sanayiine yönelik gelecekteki füze geliştirme projelerine güçlü bir rehber sunmaktadır. Çalışmanın sunduğu detaylı analizler, yalnızca mevcut füze teknolojilerinin değerlendirilmesine değil, aynı zamanda yapay zeka, ileri malzemeler ve gerçek zamanlı simülasyonların entegrasyonu ile yeni nesil füze sistemlerinin geliştirilmesine de ışık tutmaktadır. Sonuç olarak, bu tez, füze teknolojilerinde mühendislik ve stratejik tasarım arasındaki etkileşimi derinlemesine inceleyerek, gelecekteki savunma projeleri için bir yol haritası niteliği taşımaktadır.