18
Archived Theses
1
DOIs Assigned
6%
DOI Rate
Discipline
Yüzey pürüzlülüğünü etkileyen parametrelerin optimizasyonu ve pürüzlü mikrokanal akışının deneysel incelenmesi
Yapılan çalışmada pürüzlü mikrokanallı ısı alıcıları üretilerek, üretim parametrelerinin pürüzlülüğe etkisi incelenmiştir. İşleme tekrarı, pürüzlülük, hidrolik çap ve en-boy oranındaki değişimlerin mikrokanallı ısı alıcıları üzerinde, kanat yapısı, akış karakteristiği ve ısı transferi gibi konulara etkilerin optimizasyonunu sağlamaktadır. Deney bulguları geleneksel bağıntılarla karşılaştırılmış olup benzer problem ile karşılaşacak araştırmacılara ışık tutacak bir altyapı oluşturmakta ve konuyla ilgili çalışacak sanayi kollarına bir referans teşkil edebilmektedir. Mikrokanallı bir ısı alıcıda sistem performansına etki eden pürüzlülük parametresini optimize etmektir. Mikrokanal ısı alıcıları, Sakarya Üniversitesi Geliştirme ve Uygulama Merkezi (SARGEM) Mikrokanal Isı Transferi Laboratuvarı'nda üretildi ve test edildi. Testlerde kullanılan ısı alıcıları alüminyum ve bakır malzemelerden yapılmıştır. Her bir ısı alıcısında 15 adet paralel kanal bulunmakta olup, kanallar tel erezyon yöntemi ile imal edilmiştir. İşleme ve ilerleme hızları sabit tutularak işleme tekrarı değiştirilerek farklı pürüzlülük özelliklerine sahip kanallar üretilmiştir. Isı alıcıların kanal boyutları taramalı elektron mikroskobu (SEM, Jeol JSM 6060 LV) ile belirlendi. En az 3 farklı kanalda kanal genişliği ve uzunluğu ölçülerek ortalama değerler ve hidrolik çap hesaplanmıştır. Kanal pürüzlülük ölçümleri KLA Tencor P6 standart profilometre cihazı ile yapılmıştır. Pürüzlülük değerleri (Ra) incelendiğinde en yüksek pürüzlülük değeri 7,35 µm, en düşük pürüzlülük değeri 0,5 µm olarak ölçülmüş ve genel olarak verilerin 3 µm‟ nin altında olduğu görülmüştür. Bütün deneylerin ortalama pürüzlülük değeri ise 3,71 µm olmuştur. Her biri (20 mm x 20 mm) dış ölçülere sahip, kanalların farklı en-boy oranlarına ve pürüzlülük değerlerine sahip toplam 18 farklı soğutucu numunesi hazırlanmıştır. Hesaplamalarda kullanılan hidrolik çaplar SEM görüntülerinden elde edilmiştir. Bu çalışmada Taguchi deney tasarımı yöntemi kullanıldı. Al ve Cu malzemeden hidrolik çapları 400 ile 500 µm arasında değişen 18 adet ısı alıcısı üretildi. Bu ıs ılıcıların diktörtgen kesitli paralel mikrokanallardan sahiptir. Bu mikro kanalların ortalama pürüzlülük değerleri (Ra) 0,5 ila 7,5 mikrometre , en boy oranlarıda 0,4 ila 2,5 arasında değişmektedir. Mikrokanallı bir ısı alıcıda sistem performansına etki eden pürüzlülük parametresini Taguchi yöntemi ile optimize edildi. Optimizasyonda malzeme cinsi, tasarım ve işleme faktörü için optimum, sinyal-gürültü oranları kullanılmıştır. Benzer hidrolik çapa sahip mikro kanallı çalışmalarda için pürüzlülük değerinin bulunmasında referans olacak formülasyon elde edildi. Elde edilen geleneksel teorik hesaplar ile deney sonuçlarında basınç ve sıcaklık değerlerinin tutarlı olduğu, sürtünme faktöründe farklar olduğu görülmüştür. Çalışmada deney tasarımının gereği olarak 18 deney yapılmış ve toplam olarak 18 gözlem alınmıştır. Yüzey pürüzlülük ölçümü Ra değeri cinsinden her numune için 3 kez tekrarlanmış olup ortalaması alınmıştır. Toplanan veriler Minitab programının Taguchi analiz kısmında "en küçük en iyi" kriterine göre çözümlenerek gerekli veri ve grafikler elde edilmiştir. Taguchi deney tasarım metodu uygulamasında siyah görüntü oranları için malzeme cinsi olarak Bakır , Tasarım da A tipi İşleme tekrarında 3 kesim olan en ideal parametre çıkmaktadır. Anova metodunda en fazlı etki eden parametre sırasıyla %49,20 ile Tasarım %27,4 ile İşleme tekrarı %12,87 ile malzeme cinsi parametreleridir. Anova modelimizin güvenilirliği %89,62 çıkmıştır. Literatürde genel kabul olarak görülen uygunluk değeri %85 üzeri için kabul görmüştür. Bu çalışma için model uygulanabilir soncuna ulaşabiliriz. Polinom regresyon analizinde 2 farklı malzemeden biri ile farklı tasarımdaki ürünler ile deney yaparsanız farklı işleme tekrarları ilen verilen formül ile deney yapmadan pürüzlülük değerlerine Regresyon denklemine ulaşılabildiği gösterildi. Yüzey Pürüzlülüğü ( µm ) = - 0,1154 + 1,070 Tahmini Yüzey Pürüzlülüğü (µm) - 0,00876 Tahmini Yüzey Pürüzlülüğü (µm)2 Deney düzeneğinin ana unsurları su deposu, pompa, filtre, chiller deney bölümü, ısı eşanjörü, su banyosu, vanalar, güç kaynağı, ölçme ve veri toplama elemanıdır. Akışın görüntüsünü elde etmek için üstte bir cam plaka kullanılır ve sızdırmazlığı sağlamak için saplama somun setleri ile paslanmaz çelik plakaya sabitlenir. Akış deneylerinde çalışma sıvısı olarak deiyonize su kullanılmıştır. Isı alıcıları sabit ısı akısı koşullarında test edilmişlerdir. Tek fazlı deneylerde, akışkanın giriş sıcaklığı sabit sıcaklık banyosu ile 20°C'ye ayarlanmıştır. Giriş ve çıkış akışkan sıcaklıkları ve duvar sıcaklıkları K tipi termokupllar ile ölçülmüştür. Basınç düşümü, girişe yerleştirilen 0-1 bar aralığındaki yüksek hassasiyetli Keller basınç transmitteri ile ölçülmüştür. Toplam ısıtma gücünün 123 W'a ulaşabildiği kartuş ısıtıcılar kullanıldı ve ısıtma gücü bir güç kaynağı ve dijital watt metre ile tam giriş gücü ile düzenli olarak kontrol edildi. Isı kayıpları literatürde kullanılan bir yöntemle belirlenmiştir . Isı kayıplarını belirlemek için güç kaynağı sabit bir termal güç değerine ayarlandı ve sıcaklıklar ölçüldü. Sıcaklıklar farklı termal güç ayarlarında tekrar ölçüldü. Isı kaybı kalibrasyon eğrisi, ölçülen sıcaklıklar vasıtasıyla elde edildi. Akış deneylerinde testler aynı koşullar altında en az üç kez tekrarlanmış ve veri toplayıcı aracılığıyla anlık olarak bilgisayara kaydedilmiştir. Tek fazlı akış koşullarında gerçekleşen deneyler 155
Uzay araçlarında kullanılan çeşitli malzemelerde temas basıncının ısıl temas direncine etkisi
In this study, it is aimed to measure the thermal contact resistances of solid materials (esp. honeycomb cored composite panel samples and their interactions with metallic samples) that are used in spacecraft design by taking into account joint pressure under vacuum environment. It is needed to design a measurement device that does not exist in our country in order to measure the thermal contact resistances of solid materials. Thermal Contact Resistance (TCR) measurement device follows the similar approach that is mentioned in ASTM E1225 "Standard Test Method for Thermal Conductivity of Solids Using the Guarded-Comparative-Longitudinal Heat Flow Technique". Heat flux transducers are used on behalf of meter bars. Larger sample sizes are able to be exposed to the thermal properties specification measurement by the usage of heat flux transducers. Measurement device is also capable to obtain thermal conductivity of the samples subjected to the measurements. A reference stainless steel material was used to characterize the output of heat flux transducers. Stainless Steel Reference sample thermal conductivities were specified at three different pre-defined reference sample temperature (-30°C, 10°C & 50°C) in accordance with ASTM E1225. Measurements were conducted at three different temperatures to obtain characteristic function of heat flux transducers during commissioning of TCR measurement device. Thermal contact resistance measurement were conducted after commissioning of TCR measurement device. Aluminum face sheeted honeycomb-cored composite panel and Stainless Steel reference samples were subjected to the measurement. During the measurements, it was observed that uni-directional heat flow over samples was not obtained. As a consequence of detailed evaluation, thermal conductivity of each sample pays a crucial role to obtain uni-directional heat flow over samples.
Sınırlı elastisite polimerleri ile gelistirilmiş yağlayıcıların modellenmesi
Lubrication is essential for the longevity of mechanical and biological surfaces in relative motion and susceptible to friction and wear. A well designed lubricant, for example a base oil enhanced with polymer additives, can effectively reduce both energetic and material losses. However, difficulty arises when modeling these lubricant mixtures exhibiting complex rheological behavior, in particular, a dependence of the viscosity on pressure (piezoviscosity), temperature (thermal thinning), shear rate (shear thinning) and the onset of viscoelasticity. Accu- rate estimates of the load carrying capacity of the thin lubricating film requires careful modeling of shear thinning. Available models such as the generalized Reynolds equation (GR) and the approximate shear distribution (ASD) have drawbacks such as large computational time and poor accuracy, respectively. In this work, we present a new approach, i.e. the modified viscosity (MV) model. We investigate, for both MV and GR, the load, the maximum pressure and the computational time, for (i) sliding (non-cavitating) contacts, (ii) cavitating and (iii) squeezing contacts. We observe that the computational time is reduced (i) considerably for non-cavitating sliding and rolling contacts and (ii) by several order of magnitudes for cavitating and squeezing contacts. For strongly elas- tic lubricants, the viscoelastic Reynolds (VR) approach (Ahmed & Biancofiore, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 292, 104524, 2021.) has been shown to be effective in modeling (i) the pressure distribution and (ii) the load car- rying capacity of a viscoelastic lubricating film for mechanical contacts for the Oldroyd-B constitutive relation. In this work, we have extended the VR approach to the non-linear finitely extensible non-linear elastic (FENE) type constitutive relations that account for the (i) finite extension of the polymer chains and (ii) shear thinning. We have validated the VR approach against DNS, showing an excellent agreement over a wide range of the Weissenberg number W i, i.e. the ratio between the polymer relaxation time and the flow time scale, and finite extensibility parameter L, using FENE-CR and FENE-P. Following a thorough validation, the pressure distribution and the load carrying capacity of a journal bearing, whose channel height is governed by the journal eccentricity ratio e, is considered. It is observed that the load carrying capacity of the film portrays a strongly non-linear dependence on W i, L and e: while it increases for small values of W i, limited greatly by the capacity of the polymer to stretch, a saturation and a subsequent decline is observed for highly viscoelastic regimes. Additionally, a weakly (strongly) eccentric configuration plays an important role in promoting (hindering) the growth in load versus both W i and L. These effects are signif- icant and have to be considered when modeling thin contacts lubricated with a strongly viscoelastic fluid. Additionally, we have extended the VR approach towards three-dimensional lubricated contacts (in cartesian and cylindrical coor- dinate systems) for several non-linear constitutive relations and have provided a linearized model in De. Owing to the increase in computational requirements, a globally fully-implicit numerical technique was adopted for the efficient solution of the equations. The load and friction response for an extruded journal bearing e = 0.9 (and parabolic slider) showed a strong variation versus the channel aspect ratio (otherwise zero for a Newtonian lubricant), i.e. a = ℓx/ℓz , the ratio between the channel streamwise and spanwise lengths. The effects of transient surface mo- tion on the response of an elastic polymer have also been examined, with a specific focus on the load carrying capacity and the friction, via a second-order pertur- bation model and the VR approach. We find, the perturbed models only offer a matching prediction (i) once the motion has proceeded from some time and, (ii) the De is small. A simplified look into the influence of polymer elasticity on the temperature distribution of the film showed a weak dependency versus De. The film heating owing to the fluid dissipation remained largely unaffected unless the De was large.
Zımba boyutlarının, sabit ve değişken baskı plakası kuvvetlerinde derin çekilebilirliğe olan etkisinin belirlenmesi
Zımbadaki mekanik hareket sayesinde sac metale kalıp şeklinin verilmesini sağlayan plastik deformasyon işlemi derin çekme olarak ifade edilmektedir. İşlem sayesinde düzlemsel geometriye sahip iki boyutlu iş parçasının çekme kalıbı olarak nitelendirilen elemanları ile preste çökertilme işleminin gerçekleşmesiyle birlikte derinliği ve profili olan üç boyutlu parçalar elde edilmektedir. Çekme işleminin rutin olarak yapılabilmesi çekme işlemini etkisi altına alan parametrelerin doğru ve uygun seçimi ile paralellik göstermektedir. Bu noktada önemli olan husus, malzemenin plastik şekil bozukluğu ardından kalıp şeklini alacak şekilde akmasının doğru bir şekilde kontrol edilmesinin sağlanması ile yakından ilişkilidir. Bu çalışma kapsamında maliyeti oldukça yüksek olan derin çekme kalıplarının tasarımında, bilgisayarlar yardımıyla yapılan sayısal simülasyon işlemlerini kullanarak optimum zımba eğrilik yarıçapının elde edilmesi ve belirlenen yarıçapta, sabit ve değişken olarak uygulanan baskı plakası kuvvetinin etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda eksplisit sonlu elemanlar yaklaşımı ile bilgisayar ortamında simülasyonlar gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlarının tutarlılığı teyit edilmiştir. Tasarıma girdi oluşturacak parametreler belirlenerek üretim aşamasında ortaya çıkabilecek problemlerin giderilmesi için bir öngörü oluşturulması amaçlanmıştır.
Sandviç kompozitlerin ön yüklemeler altında düşük hızlı darbe davranışları
Günümüzde havacılık, savunma ve uzay sanayisinin yaygınlaşması ile kompozit malzemelerin önemi giderek artmaktadır. Kompozitler içinde geniş bir kullanımı olan karbon fiber takviyeli kompozitler, düşük yoğunluk, yüksek darbe dayanımı, yüksek aşınma, yorulma dayanımı ve titreşim sönümleme özelliklerine sahiptirler. Matris yapısı olarak kompozit malzemelerin üretiminde, yüksek termal dayanımı, sert yapısı ve aşınmaya karşı direnç gibi özellikleri nedeniyle, termoset reçineler yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon fiberler ve termoset bazlı epoksi reçine bu özellikleri nedeniyle çalışma kapsamında kullanılmıştır. Numunelerin üretimi vakum destekli reçine infüzyon yöntemi yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Laminalı numuneler [0/90]6 oryantasyonunda karbon woven ve [0/90]4 oryantasyonunda kevlar woven kumaş kullanılarak üretilmiştir. Sandviç numuneler ise [(0/90)3/PET/[(0/90)3] oryantasyonunda karbon woven ve [(0/90)2/PET/[(0/90)2] oryantasyonunda kevlar woven kumaş kullanılarak üretilmiştir. Kompozitlerin kürlenmesi 80°C'de 12 saat beklenerek gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, numuneler 150x150 mm boyutlarında kesilmiştir. Bu parçalara, ön yüklemesiz ve 250 µm değerinde bası, çeki ve kayma ön yüklemesi olarak düşük hızlı darbe deneyleri uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, bası ön yüklemesi altında kompozitlerin maksimum deformasyon değerleri ön yüklemenin artışı ile yükselmektedir.
YU-Bibot düzlemsel iki ayaklı robotun parametrik ayak tasarımı ve model tabanlı optimizasyonu
In this thesis, the planar bipedal robot previously developed (YU-Bibot) is simulated, and an improved parametric foot design is proposed and studied. The anatomy of the human foot is investigated to better understand the operating mechanism. The experiments which include experiments to find important parameters of the human foot are researched. Also, other robot feet are studied in the literature to examine how the problems are solved. A common tendency to reduce impact forces while walking the robots is using elastic materials under the feet. So, elastic materials are designed and printed on a 3D printer. The materials are tested to find properties such as stiffness and damping coefficients. Elastic parts are studied to implement under the foot designs. For different situations, variables of the pads are optimized for both walking and dropping (free-fall) of YU-Bibot. A new generation simulation model is designed for YU-Bibot. Real human walking cycles are studied and simulated. The simulation is used to optimize parameters. The simulation will include different gait parameters concerning different ground angles. Based on the natural characteristics of the human foot, a mechanical design that can accommodate small bumps and irregularities of the ground is proposed. Two different methods are studied. One of them is implementing elastic pads under the existing feet of YU-Bibot. And the other method is designing parametric feet. For both methods, pad specifications are optimized via a simulation model. And for the second design, dimensions are optimized via the simulation model. Optimization criteria for the designs are found and developed from previous studies of YU-Bibot. One of the past studies found the maximum torque for the capacity of the motors on the joints of the current YU-Bibot. Considering these maximum torque values, an objective function is defined. The designs are optimized by this objective function using a genetic algorithm.
Tamamen esnek orijinal bir kol-kızak mekanizması analizi ve tasarımı üzerine
In the literature, authors have made contributions in the area of partially compliant slider-crank mechanisms those possess rigid joints that may cause backlash inherently. On contrary, fully compliant mechanisms offer no backlash which is a valuable property for the cases where high preciseness is required. In this paper, we proposed an original "fully" compliant slider-crank mechanism design. To the best of our knowledge, this is the first study in the literature on a compliant slider-crank mechanism without a rigid prismatic joint. An analysis and design procedure for this mechanism is proposed. Kinematic performance of the mechanism is investigated analytically. Dimensions of the mechanism are optimized to obtain maximum translational output, while keeping deflections of the flexible hinges equal to each other and as small as possible. A design table displaying relationships between output stroke, axis drift of the output segment in unitless form, and critical stresses at the compliant segments are presented. As an example, a compliant mechanism is designed by using rigid body replacement technique. Then, by using nonlinear finite element analysis technique, analytical results are verified. Finally, a real model is built to compare output stroke and axis drift with the derived analytical approaches. The results of experiments verified that the proposed theoretical approaches are consistent.
Damlalcık temelli mikroakışkan sistemde manyetik özellikli anizotropik janus parçacıkların sentezi
In the past decade Janus particles have been extensively utilized by the scientific community for potential uses such as cell encapsulation and assembly, DNA assays, biological multiplexing , targeted drug delivery, noninvasive imaging, theranostics , microlenses, reflection-mode displays, removal of organic and metal pollutants and water decontamination. Due to their multi functional characteristics, stemming from their anisotropy, they are superior to conventional monophase particles. Even though there are several established synthesis methods for Janus particles, microfluidics-based methods are by far the most convenient and reliable due to low reagent consumption, monodispersity of the resultant particles and efficient control over reaction conditions. Droplet-based microfluidics is the most popular technique for the reliable synthesis of Janus particles and even though it has been extensively explored there are many aspects of the conventional droplet-based microfluidics techniques that either result in poor anisotropy of the synthesized particles or involve off-chip processing. In this work a simple and novel droplet-based microfluidic technique is utilized to synthesize magnetically anisotropic Janus particles. Using this method magnetically anisotropic Janus particles are synthesized by using droplets as templates. The droplets contain magnetic nanoparticles and are exposed to ultraviolet radiation while passing through a magnetic field. The magnetic field renders the droplet anisotropic by attracting the magnetic nanoparticles to one hemisphere while at the same time the ultrviolet exposure initiates polymerization of the prepolymer phase. The microfluidic device was optimized by using numerical simulations and experimental observations. The magnetic flux density was optimized by using a magnetic flux density map. The synthesized particles were imaged under an optical microscope to observe their size distribution and scanning electron microscope to confirm complete polymerization and the magnetic anisotropy was confirmed by observing the motion of the particle in the presence of an external magnetic field. The synthesized particles were observed to be monodisperse and exhibited rotation about their own axis which is characteristic of magnetically anisotropic particles. Further another design was developed to merge droplets from two dispersed phase streams in a Janus orientation by optimizing the angle of merging. With this device the merged droplet was observed to contain the constituents of its two hemispheres distinct from each other. Using this device TiO2-Fe3O4 and SiO2-Fe3O4 magnetically anisotropic Janus particles were synthesized. The synthesized Janus particles were observed under the optical microscope and the scanning electron microscope. Moreover the magnetic response of the Janus particles was also observed using a permanent magnet. These types of Janus particles could be potentially used as micromotors for microcargo transport because of their magnetic properties or for DNA assay applications.
Kalın CFRP laminatların delinmesi esnasında takım ve parça arayüzündeki gerilim dağılımlarının analiz edilebilmesi için hibrit bir model
Drilling is employed as a machining method to meet the demands for producing functional CFRP structures without compromising their unique and desirable material properties. Because of its temperature-dependent properties and drill-induced damages, drilling CFRP remains an ambitious task. This study proposes an analytical drilling model coupled with a finite element-based thermal model to predict the characteristic time point-based thrust force and torque generated during the drilling operation. A better understanding of pressure and tangential stress distribution along the drilling cutting edge is necessary to select process parameters better. The drill margin region, which directly affects the hole wall quality, has also been included in the analysis. Drilling experiments were conducted to measure thrust force, torque, and temperature for five different configurations of feeds and spindle speeds. The workpiece FE model utilizes a Gaussian distributed ring-type heat flux, and the tool uses characteristic time point-based step functions as heat fluxes to emulate the drill's progress through the CFRP laminate. The finite element-based thermal models have been considered to evaluate the heat partition during the drilling operation and estimate the subsequent temperature profiles on the drill tip and hole wall surface, respectively. The hybrid analytical and computational model has been used to analyze the variation of peak pressure and tangential stress distributions on the tip of the drill as well as the thermomechanical response of CFRP based on experimental measurements of thrust force, torque, and temperature and investigation of the condition of the holes for various drilling configurations.
Bir atölye vincinin dinamik analizi ve inşaat sektörü için modifikasyonu
Lifting and carrying equipment have a considerable place among the construction equipment. Tower cranes, mobile cranes, crawler cranes, construction telehandlers, electric hoists, back hoe loaders and even excavators are examples of lifting and carrying machines. Scissor lifts, cherry pickers are also other machines. All these machines have variable power sources, variable lifting capacities and different work spaces. Floor cranes are also used on construction sites and this is for the applications of glass facade placements and such specific installation tasks. Floor cranes might have little lifting capacities from 200 kg and can reach up to a capacity of 1500 kilograms. The capacity depends on the required working load. The target of this study is to investigate the possibility of using mini floor crane of 250 kg lifting capacity on a multistorey building construction, specifically for carrying and lifting operations on reinforced concrete slabs or newly poured fresh reinforced concrete slabs in order to carry, load and unload rebar frames, formwork pieces and falsework pieces. A dynamic and a structural analysis are performed based on static and dynamic loads for modification of a shop crane in order to obtain a light crane assembly to be used in the construction environment.
Sıçanlarda yürüme parametreleri ve makine öğrenmesi ile omurilik yaralanmasının sınıflandırılması
Spinal cord injury (SCI) represents a critical neurological condition with high morbidity, significantly impacting sensory motor functions. This thesis introduces a novel approach to classify the time after SCI and rats which recieved neuromodulation therapy by using machine learning (ML) based analysis of gait parameters and locomotor scores. Utilizing data derived from video imaging of rat locomotion, this study evaluates the accuracy and feasibility of the approach compared to previous literature. Key parameters analyzed include stance duration, swing duration, stride distance, limb duty factor, and paw area, alongside traditional metrics like Basso, Beattie and Bresnahan (BBB) locomotor rating scale and Von Frey (vF) withdrawal thresholds. The integration of markerless pose estimation tool, DeepLabCut (DLC), allowed for detailed extraction of gait parameters, overcoming challenges associated with lateral plane-focused methodologies. By using images from lateral and bottom views, footsteps were associated with animals' body movement and the gait pattern was extracted by deep-learning methods. Gait parameters, BBB scores and vF thresholds were input as features to Ensemble Learning including various ML methods to predict time after injury and neuromodulation treatment. In animals with SCI, gait parameters and BBB scores from both fore-hindlimbs, allowed prediction of post injury class (6 end-points) with \%43 accuracy. The same feature set predicted treatment with \%71 accuracy. Results showed that the methodology can effectively differentiate between treatment groups and time after SCI. However, additional work is needed to improve accuracy. Parameter extraction by deep-learning also provides an accessible and cost-effective solution for SCI research.
Hibrit sonlu-hacim/partikül metodu ile tepkimesiz döngülü akışlar üzerine hesaplamalı çalışma
This thesis computationally examines the flow characteristics of a non-reacting swirling bluff-body turbulent flow by the velocity-turbulent frequency PDF method to show the performance of the PDF method for such flows. This is the first step in performing full PDF computations of the swirling combustors and lays foundation for future work in which reacting case will be studied. In PDF method, the transport equation for mass-weighted joint PDF is directly derived from the Navier-Stokes equations and the unclosed terms are modeled through construction of stochastic differential equations (SDEs). The closure is usually guided by existent Reynolds stress models such that the joint PDF model is equivalent to the corresponding Reynolds stress model at the second moment level. The modeled PDF evolution equation is solved using a finite-volume/particle-based Monte Carlo method. The statistical stationarity of simulations is demonstrated and the computational results are compared with the experimental data. It is found that there is a reasonably good agreement between the computational and experimental results especially for the axial mean velocity and Reynolds stresses. However the prediction of the tangential mean velocity component is found to be poor indicating that the current hybrid algorithm needs further improvements.
Yer altında kömür gazlaştırma için teorik model geliştirilmesi ve deneysel çalışmalar ile sonuçların yorumlanması ve karşılaştırılması
Yeraltında Kömür Gazlaştırma, düşük kaliteli ve geleneksel madencilik yöntemleri kullanılarak çıkarılması ekonomik olmayan kömür yataklarından yanıcı gaz elde edilmesini hedefleyen bir yöntemdir. Bu yöntemde kömür damarına sondaj ile iki kuyu açılır ve üretim kuyusundan gazlaştırma ajanı olarak hava, saf oksijen ve su buharı kontrollü bir şekilde gönderilerek yanıcı yapay gaz elde edilmesi sağlanır. Yapay gazın içeriği çoğunlukla CO2, CO, H2 ve CH4'ten oluşmaktadır. Yeraltında kömür gazlaştırma, tahmini ve kontrolü güç bir süreçtir. Sürecin anlaşılabilmesi için pilot denemeler ve saha deneyleri yapmak ise oldukça pahalıdır. Bu nedenle sürecin laboratuvar ölçekli deney tesisatları kullanılarak benzetiminin yapılması, YKG sürecini etkileyen parametrelerin ve en uygun çalışma şartlarının bulunması için önemli bir yöntemdir. Bunun yanında, YKG sürecinin matematik modelinin kurulması, süreç hakkında deneysel çalışmalar ile alınması güç verilerin edinilmesine, farklı işletme parametrelerinin etkisinin hızlı bir şekilde incelenebilmesine ve gerçek uygulamaların önceden benzetiminin yapılabilmesine olanak sağlayacaktır. Yapılan bu çalışmada YKG sürecinin hem matematiksel modellemesi, hem de süreçle ilgili deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Deney düzeneği, İstanbul Teknik Üniversitesi Makina Fakültesi Yanma Laboratuvarlarında kurulmuştur. Düzenek, yalıtımlı ve üzerinde 20 adet sıcaklık ölçüm noktası bulunduran bir reaktörden ve elde edilen yapay gazın temizlenebilmesi için toz tutucu, soğutucu ve yıkama kolonunda oluşan bir tesisattan oluşmaktadır. Elde edilen gazın zararsız bir şekilde imha edilebilmesi için tesisatın sonunda bir adet yakıcı bulunmaktadır. Reaktör içerisinden alınan sıcaklık ölçümlerinin yanı sıra deney tesisatı üzerinde çeşitli noktalardan da sıcaklık ve basınç ölçümleri alınarak süreç kontrol edilmektedir. Ayrıca gazlaştırma ajanlarının ve üretilen yapay gazın debisini ölçmek için orifisler kullanılmıştır. Yapay gazın bileşimi, gaz kromatografi cihazı ile belirlenmektedir. Çalışma boyunca üç adet başarılı deney gerçekleştirilmiştir. Deneylerde Malkara, Pirinççeşme yöresinden çıkarılan linyit kullanılmıştır ve temel gazlaştırma ajanı olarak saf oksijen beslemesi yapılmıştır. Yapılan ilk deney toplamda 14 saat sürmüştür. Deney boyunca elde edilen yapay gazın içeriği ise ortalama olarak %30 CO, %25 H2 ve %3 CH4'ten oluşmaktadır. İkinci deneyin ise 3 bölümden oluştuğu söylenebilir. İlk bölüm yalnızca oksijen kullanılarak yapılan gazlaştırma sürecidir. Burada elde edilen gazın ortalama içeriği %40 CO, %20 H2 ve %3 CH4 olarak belirlenmiştir. Bu bölümün son bir saatinde yapay gazın kalitesinde düşüş yaşanmıştır. Deney daha sonra hava/oksijen karışımı ile devam etmiştir. Bu bölümde ise yapay gazın içeriğinde neredeyse hiç yanıcı bileşen bulunmamaktadır. Deneyin üçüncü bölümünde hava beslemesi kesilmiş ve oksijenin yanında su buharı beslemesi de yapılmıştır. Böylece yapay gazın bileşimi %30 CO ve %25 H2 barındıracak şekilde artmış, fakat bu noktadan sonra gazlaştırma sürdürülememiş ve deney sonlandırılmıştır. Üçüncü ve sonra deneme ise iki kısımdan oluşmaktadır ve deney 14 saat sürmüştür. İlk kısımda gazlaştırma ajanı olarak saf oksijen kullanılmıştır ve %30 CO, %15 H2, %3 CH4 içeriğinde yapay gaz elde edilmiştir. Deney esnasında yapay gaz kalitesinin düştüğü belirlendiğinde sisteme su buharı beslemesi yapılmıştır. Bu besleme sonunda yapay gazın içeriği %35 CO ve %20 H2 barındıracak şekilde değişmiştir. Bu işlem göstermiştir ki, su buharı beslemesi elde edilen yapay gazın kalitesini arttırmaktadır. YKG sürecinin sayısal benzetimi için kurulan modelde kömür bloğu iki boyutlu aksisimetrik olarak ele alınmıştır. Gazlaştırma kanalı içerisindeki gaz akışı ise eksenel yönde tek boyutlu olarak düşünülmüştür. Tepkimeler, Arrhenius tipi kimyasal kinetik denklemleri kullanılarak hesaba katılmışlardır. Bu çerçeveler içerisinde süreklilik, kimyasal bileşenlerin kütle korunum denklemi ve enerji korunum denklemleri yazılmış, yazılan bu denklemler sonlu hacimler yöntemine göre ayrıklaştırılmıştır. Açığa çıkan lineer olmayan denklem takımları iteratif yöntemler kullanılarak çözülmüştür. Kurgulanan matematik model kullanılarak YKG süreci için önem arz eden gazlaştırıcı bileşimi, besleme debisi ve kömür bloğunun ilk sıcaklığı gibi birkaç parametre değiştirilerek bu parametrelerin sürece etkileri tartışılmıştır. Ayrıca kurulan modele özel ısı taşınım faktörü ve gaz nüfuz derinliği gibi bazı parametrelerin sonuçlara etkisi de gösterilmiştir. Matematik modelleme sonuçları ile deney sonuçları karşılaştırıldığında ise kurgulanan matematik modelin gazlaştırma sürecinde yaşanan kuruma ve piroliz süreçlerini kapsamıyor olmasında dolayı yaşanan sapmalar tespit edilmiştir. Bunun yanında matematik modelin oyuk gelişimini ve kömür bloğu içerisindeki sıcaklık dağılım karakterini doğru tahmin etmiş olduğu görülmektedir. Son olarak, deneysel çalışma ve literatürden elde edilen sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlar, yapılan diğer çalışmalar ile karşılaştırıldığında genel yönelimin doğru olduğu, ölçülen değerlerde gözlemlenen farklılıkların ise gazlaştırma için kullanılan kömür özelliklerinin farklı olmasından kaynaklandığı sonucuna varılmıştır.
A356 alaşımın dökümünde fe içeriğine bağlı mn ilavesinin etkisinin incelenmesi
Alüminyum döküm alaşımları, yüksek mukavemet, yüksek korozyon dayanımı, yüksek termal iletkenlik ve düşük yoğunluk gibi üstün özelliklerinden dolayı başta otomotiv olmak üzere birçok endüstriyel alanlarda yaygınca kullanılmaktadır. Ancak gelişen teknolojiyle birlikte alüminyum dökümlerinin kalitesinin artırılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca alüminyum alaşımlarının dökümünde ikincil alüminyum kullanımı; çevre, maliyet ve hammadde kaynaklarının azalmasına bağlı olarak gerekli bir süreçtir. Ancak hurda kullanımında özellikle Fe içeriğine bağlı olarak çeşitli kırılgan fazlar ortaya çıkması ve mekanik özelliklerde olumsuz etkileri bilinmektedir. Alüminyum döküm alaşımlarında mekanik özellikleri (çekme mukavemeti, uzama, yorulma ömrü vb.) iyileştirebilmek için alaşımda bulunan gözeneklilik ve yapısal kusurların sayısının en aza indirilmesi gerekmektedir. Alüminyum döküm alaşımlarının mekanik özelliklerini etkileyen ez zararlı elementlerden biri Fe elementidir. Alaşım içinde bulunan Fe elementi alaşımdaki diğer elementler ile bağlanarak intermetalikler oluşturmaktadır. Oluşan bu intermetalik bileşiklerin mekanik özellikler, gözeneklilik, dökülebilirlik, korozyon direnci ve yüzey işlemlerine olumsuz etkileri olduğu bilinmektedir. Bu kapsamda Fe elementinin zararlı etkilerinin giderilmesi ve alaşımlarından kalite beklentisindeki artışa bağlı olarak farklı alaşım elementi ilaveleri ile dökümler yapılması ve üretimde yeni teknoloji kullanımları üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmada farklı Fe içeriklerine sahip A356 hurda alaşımının içerisinde değişen oranlara Mn ilavesi yapılarak döküm deneyleri gerçekleştirilmiştir. Böylece alaşımda Fe ve Mn etkileri kapsamlı deneyler ile değerlendirilmiştir. Bu kapsamda sıvı metal temizleme yönteminin hurdadan kaynaklı etkiyi nasıl ve hangi oranda ortadan kaldırdığı belirlenerek akıcılık, mekanik özellikler ve mikroyapı özellikleri değerlendirilmiştir.
Metal levha takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Teknolojinin gelişmesiyle değişen ihtiyaçlar daha fonksiyonel ve farklı özelliklere sahip malzemelere ihtiyaç duyulmasına sebep olmuştur. Mukavemet, tokluk ve hafiflik gibi özelliklerde rekabet edilen uzay havacılık, otomotiv, savunma, rüzgar enerjisi, tekstil ve inşaat gibi birçok sektörde çok önemli bir yere sahip olan kompozit malzemelerin farklı hibrit dizilimlere sahip istenilen özellikte metal takviyeli polimer kompozit çalışmaları da gün geçtikçe artmaktadır. Bu bağlamda kompozit malzemelerin gelişen özellik ve performansları, talepte hızlı bir artış meydana getirmiştir. Bu çalışmada; AZ91/karbon elyaf, AZ91/cam elyaf, Al1050/karbon elyaf ve Al1050/cam elyaf takviye elemanı ve Hexion MGS LR 635 reçine/MGH LH 635 sertleştici (ağırlıkça 70:30) kullanılarak VARTM tezgahında metal takviyeli polimer kompozit üretimi yapılmıştır. Çekme ve üç nokta eğme testleriyle metal takviye elemanlarının kompozitlerin mekanik özelliklerine etkisi mukayese edilmiştir. Sonuç olarak AZ91 takviyeli karbon elyaf kompozitlerin cam elyaf kompozitlere kıyasla %28,8 daha yüksek ortalama çekme mukavemetine sahip olduğu, benzer şekilde Al1050 takviyeli karbon elyaf kompozitlerin cam elyaf kompozitlere kıyasla %17,2 daha yüksek ortalama çekme mukavemeti performası gösterdiği gözlenmiştir. Eğilme testi sonuçlarına bakıldığında ise AZ91 takviyesinin her iki elyaf için de daha yüksek ortalama eğilme mukavemetine sahip kompozitler meydana getirdiği anlaşılmıştır. AZ91 takviyeli kompozitlerde, cam elyaf kompozitlerine kıyasla, karbon takviyeli kompozitlerin % 32,6 daha yüksek ortalama eğilme mukavemetine sahip olduğu anlaşılmıştır. Al1050 takviyeli kompozitlerde tam tersi bir trend gözlenmiş ve cam elyaf kompozitlerinin karbon elyaf kompozitlerinden % 19,02 daha yüksek ortalama eğilme mukavemeti performası gösterdiği gözlenmiştir.
indexedOpen AccessTRGümüşhane ili araç muayene istasyonunda karşılaşılan araç kusurlarının analizi
Bu tez çalışmasında, Gümüşhane İli Araç Muayene İstasyonu'nda 2014–2023 yılları arasında gerçekleştirilen araç muayeneleri sonucunda tespit edilen araç kusurları analiz edilmiştir. Çalışmada elde edilen veriler ışığında en sık karşılaşılan kusur türleri, bu kusurların araç türleri ve yaşlarına göre dağılımları ve trafik güvenliği üzerindeki etkileri detaylı şekilde incelenmiştir. Analiz sonucunda, kısa ve uzun huzmeli far ayar hataları, motor ve şanzıman yağ kaçakları, yangın söndürme tüpü eksiklikleri, plaka aydınlatma lambalarının işlevselliği sorunları ve lastik yüzey çatlamaları gibi kusurların sıklıkla karşılaşılan problemler olduğu ortaya çıkmıştır. Bu kusurlar, trafik güvenliği açısından önemli riskler oluşturmakta ve kazalara sebebiyet verebilmektedir. Ayrıca çevreye zarar verebilecek seviyede egzoz emisyon değerleri de dikkat çekici bulunmuştur. Bu çalışma, hem yerel hem ulusal düzeyde araç bakım bilincinin artırılması ve trafik güvenliğinin sağlanması için veri temelli öneriler sunmaktadır.
Parçacık dolgu takviyeli termoplastiklerin mekanik, termal ve morfolojik özelliklerine gama ışımasının etkileri
Bu çalışmasında, doğal ve sentetik dolgu maddeleriyle takviye edilen termoplastik matrisli kompozit numuneler gama ışımasına maruz bırakıldı ve daha sonra bu numunelerin mekanik, termal ve morfolojik özelliklerindeki değişimleri araştırıldı. Elde edilen sonuçlar ışıma öncesi mevcut sonuçlar ile mukayese edilerek gama ışımasının matris ve takviye elemanının bağlanma mekanizması üzerindeki etkileri tartışıldı. Kompozitlerde, matris malzemesi olarak farklı yapısal özelliklere sahip alçak yoğunluklu polietilen (AYPE), yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE), polipropilen (PP) ve polistiren (PS) gibi yaygın kullanılan termoplastikler tercih edilmiştir. Bu matris malzemelerine, doğal kaynaklı muz lifi, deniz yosunu ve saman ile sentetik kökenli toz boya atıkları farklı oranlarda ilave edilerek önce ekstrüzyon makinasında homojen hale getirilmiş ve daha sonra plastik enjeksiyon makinası ile kalıplanarak standart çekme numuneleri üretilmiştir. Hazırlanan bu kompozit numuneler, 45 kGy dozunda gama ışınına maruz bırakılmış ve ardından mekanik performanslarını belirlemek üzere çekme ve eğilme testlerine tabi tutulmuştur. Termal özelliklerinin değerlendirilmesi amacıyla termogravimetrik analiz (TGA) uygulanmış, yüzey morfolojileri ise taramalı elektron eikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) ile detaylı olarak incelenmiştir. Yapılan bu kapsamlı analizler sonucunda, hem kullanılan dolgu türünün hem de gama ışını uygulamasının kompozit malzemelerin genel özellikleri üzerinde belirleyici rol oynadığı gözlemlenmiştir. Gama ışını sonrası elde edilen veriler, dolgu türü ile matris arasındaki bağlanma mekanizmalarında, yapısal bütünlükte değişimler meydana geldiğini göstermektedir.
Fe-Si-B alaşımına ilave edilen Ni-Co-cr elementlerinin mekanik ve mikro yapı özelliklerine etkisinin araştırılması
Fe-Si-B Amorf alaşımlar, cama benzeyen şekilde alaşım oluşturmasından dolayı ticari ismi metalik cam olarak tanımlanır. Toz metalurjusi yöntemiyle, bor, silisyum elementleri ile demir tozları belirli oranlarda alaşımlandırılarak Fe-Si-B Alaşımlı Amorf Metalik Camlar üretilmekte ve çeşitli alaşım tozları katkılarıyla endüstride kullanım yeri bulmaktadır. Malzemenin üretim tekniği ve malzemenin bileşenleri, iç yapıyı ve özelliklerini etkilediği ortaya konulmuştur. Bunun sonucunda daha üstün özelliklere sahip malzeme üretmek için farklı üretim teknikleri ve farklı elementlerin değişik oranlarda kullanılması üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Mühendislikte komponentler inşa etmek için, metalik cam şeritler kumaş olarak dokunabilmekte, boru yapımında örülebilmekte, silindir yapımında sarılabilmekte ve levha yapımında yaprak yaprak biçimlendirilebilmektedir. Yapısal uygulamalar yüksek dayanıklılıkta kontrol kablolarını, elektrik ve optik kabloların blandajlarını, basınçlı kapları, roket gövdelerini, magnetik zırhlama malzemelerini kapsamaktadır. Krom esaslı camlar, korozyona karşı dayanıklı olmaları sebebiyle, denizcilik ve biyotıp alanlarındaki kullanımları bakımından caziptirler. Askeri sistemlerdeki cihazların kabloları, kimyasal filtreler ve reaksiyon kapları, elektrodlar, jiletler, bistüriler ve daha pek çoğu sayılabilir. Yapılan bu çalışmada, Fe-Si-B amorf metalik cam alaşımına Ni-Co-Cr alaşımları toz metalurjusi yöntemiyle belirli oranda ilave edilerek vakumlu art melting yöntemiyle imal edilen 8 adet numunenin (4 adeti ısıl işlemli ve 4 adeti normal) mikro sertliğinin alınması, aşınma deneyi, XRD, SEM ve EDS analizlerinin yapılması ve mikro yapı özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda mekanik özelliklerinde ve yapısal özelliklerindeki farklılıklar kıyaslanarak kullanılan alaşım elementinin malzemenin temel özelliklerini çok farklı seviyelerde değiştirdiği tespit edilmiştir. Daha farklı alaşım elementleri kullanılarak veya kullanıla nalaşım element oranları değiştirilerek yapılacak çalışmaların Fe-Si-B amorf metalik camlarının karakteristiklerini belirlemekte ışık tutacağı düşünülmektedir.