Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

Yapıştırma bağlantılı nanokatkılı kompozitlerin mekanik davranışlarının incelenmesi

Kompozit malzemelerin birçok uygulama alanlarında havacılık, inşaat, denizcilik sağlık, ulaşım vb. sektörlerde kullanılmasıyla beraber bu alanlarda ilerlemeler olduğu görülmektedir. Özellikle bu alanlarda kompozit malzemelerde meydana gelen hasarın iyileştirilmesi, malzemenin yeniden kazandırılması ve kullanılması amacıyla yapıştırma yoluyla bazı birleştirme teknikleri uygulanmaktadır. Bunun yanında yine uygulama alanlarında daha iyi mekanik performans göstermesi, mekanik özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla nanokompozit malzemeler kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada twill cam fiber takviyeli epoksi kompozit levhalar kullanılmıştır. Bu levhalar hem katkısız olarak hem de epoksi reçine içerisine nano kil, bor karbür ve grafen olmak üzere üç farklı oranda kullanılarak nano katkılı cam fiber takviyeli epoksi kompozit levhalar üretilmiştir. Nano katkı oranları ağırlıkça %0,75, %1 ve %1,25 olarak belirlenmiştir. Katkısız levhalar ve her üç nano katkılı tüm levhalar elle yatırma yöntem ile üretilmiştir. Bu levhalar 8 tabakalı ve 2 mm kalınlığında elde edilmiştir. Üretilen tüm levhalarda hasarsız, bindirme bağlantılı ve tek tesirli yamalı bağlantılı olmak üzere üç farklı geometride numuneler hazırlanmıştır. Bağlantı numunelerinde yapıştırıcı ve 3D yazıcı üretilmiş özel kalıplarla bağlantı şekli oluşturulmuştur. Hazırlanan tüm katkısız, nano kil, bor karbür ve grafen katkılı cam fiber takviyeli epoksi kompozit numuneler çekme testine tabi tutulmuşlardır. Yapılan bu deneysel çalışmada bindirme bağlantılı numunelerin, tek tesirli yamalı bağlantılı numunelere göre daha yüksek hasar yükü gösterdiği tespit edilmiştir. Bor karbür takviyesinin tüm çalışma numunelerinde çekme mukavemetini iyileştirmediğini, kil numunelerinde ise %1,25 katkı oranlı hasarsız numunede katkısız numunelere oranla %2,7, bindirme bağlantılı numunede %2,9 oranında ve tek tesirli yamalı bağlantılı numunede ise %3,7 oranında artış sağladığı tespit edilmiştir. Grafenin hasarsız numunesine kıyasla %1,25 katkı oranında ki tek tesirli bağlantı numunelerinde %1,26 oranında, bindirme bağlantılı numunelerde ise %10,49 oranında artış sağladığı tespit edilmiştir. Kil katkısının farklı oranlarda hem artırıcı hem azaltıcı etki gösterirken, bor karbür katkısının çoğunlukla hasar yükünü düşürdüğü tespit edilmiştir. Grafen katkısının ise tüm numunelerde %0,75 ve %1 katkı oranında hasar yükünde azalma, %1,25 katkı oranlı bindirme bağlantılı numunelerde, hasarsız bindirme bağlantılı numunelere göre %10,49, tek tesirli yamalı bağlantılı numunelerde ise yine hasarsız tek tesirli yamalı bağlantılı numunelere göre %1,26 oranlarında artış sağladığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada nano katkı türü ve oranıyla birlikte bağlantı geometrisinin titizlikle seçilmesinin, istenen mekanik performansa ulaşması için kritik öneme sahip olduğu tespit edilmiştir.

Nanokompozitler

Akile Yılmaz

Nanokil katkılı kompozit levhaların mekanik özellikleri üzerinde gama radyasyon etkisinin araştırılması

Kompozit malzemeler, gelişen teknoloji ile beraber geleneksel malzemelere alternatif olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Kompozit malzemelerin kullanıldıkları alanlarda performans ve mekanik özeliklerini iyileştirmek için nanopartiküller epoksi reçine içine ilave edilerek nanokompozit malzemeler üretilmektedir. Özellikle kompozitlerin/nanokompozitlerin maruz kaldıkları çevresel şartlar, mekanik özellikler üzerinde etkili olmaktadırlar. Bu çevresel şartlar çoğu zaman su, nem, sıcaklık, radyasyon vb. olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada katkısız ve nano kil katkılı cam fiber takviyeli epoksi kompozit numuneler üretilmiştir. Gama radyasyonunun bu numunelerin mekanik özelliklerine etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Bu çalışmada nano malzemesi olarak nanokil kullanılmıştır. Nanokil oranları ise, epoksi reçine ağırlığına göre %0,75, %1 ve %1,25 oranlarında belirlenmiştir. Bu oranlara göre nano kil katkılı cam fiber takviyeli kompozit levhalar üretilmiştir. 8 tabakalı ve 2,1 mm kalınlığındaki levaların üretimi elle yatırma yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan hem katkısız hem de nanokil katkılı kompozitler, Co 60 ışınlama kaynağı tarafında 10 kGy ve 20 kGy dozlarında 1,75 ışınlama hızında ışınlamaya maruz bırakılmışlardır. Daha sonra bu numunelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi için teste tabi tutulmuşlardır. Deneyler sonucunda, gama radyasyonuna maruz bırakılmayan %1,25 oranında nanokil katkılı cam fiber takviyeli epoksi kompozit numunelerinin çekme, basma, kayma mukavemetlerinin, elastisite ve kayma modülü değerlerinin, gama radyasyonuna maruz bırakılmayan katkısız numunelerin değerlerinden sırasıyla %2,5, %14,69, %11,6, %5,7, %24,7 oranlarında daha fazla olduğu belirlenmiştir. 20 kGy gama radyasyonuna maruz bırakılan %1,25 kil katkılı numunelerinin çekme, basma, kayma mukavemetleri ile elestisite ve kayma modül değerleri, 20 kGy gama radyasyonuna maruz bırakılan kil katkısız numunelerin değerlerine göre sırasıyla %1,6, %16,68, %4,48, %6,1, %43,7 oranlarında fazla olduğu elde edilmiştir. %1.25 nano kil katkılı numunelerin, 20 kGy gama radyasyonuna maruz bırakıldığında elde edilen çekme, basma, kayma mukavemetleri ile elastisite ve kayma modülü değerlerinin, 10 kGy gama dozuna maruz bırakıldığında elde edilen değerlere göre sırasıyla %0,93, %1,46, %10,01, %0,60, %3,85 oranlarında düşük olduğu tespit edilmiştir. Ancak gama radyasyon dozunun poisson oranını etkilemediği görülmüştür. Elde edilen sonuçların literatüre ve uygulama alanlarındaki kullanımına katkı sağlayacağını düşünmekteyiz. Anahtar kelimeler: Gama radyasyonu, Kompozit malzeme, Nanokil, Nanokompozit malzeme

Emine Erbilgin

DoktoraAçık ErişimTR

Elektroerozyon ile işlemede polimer matrisli iletken toz takviyeli kompozit elektrot ile işlemenin deneysel ve teorik olarak incelenmesi

Bu çalışmanın amacı, elektroerozyon ile işlemede (EEİ) elektrot üretilebilirliğini kolaylaştırmak ve maliyetini düşürmek için, alternatif bir elektrot üretim yöntemi geliştirmektir. Bu amaç için, elde hazır halde bulunan modelden alçı, silikon, reçine v.b. bir kalıp yapılarak, daha önce hazırlanmış tutucu ve iletken dolgu malzemesinden oluşan karışımın bu kalıp içine dökülmesi ve katılaşması sağlanmıştır. Çalışmada, tutucu malzeme olarak polyester reçine ve iletkenliği sağlaması için dolgu malzemesi olarak dendritik şekilli saf bakır tozu, grafit tozu ve bunların karışımı kullanılmıştır. Karışımın, döküldüğü kalıpta kısa sürede sertleşerek rijit hale gelmesi için, hızlandırıcı ve dondurucu olmak üzere iki farklı kimyasal madde kullanılmıştır. İş parçası işleme (İİH) ve elektrot aşınma hızlarını (EAH) karşılaştırarak en uygun elektrot tipini belirlemek amacıyla, serbest bakır-polyester (N-B/P), sıkıştırılmış bakır-polyester (S-B/P), pişirilmiş bakır-polyester (P-B/P), pişirilmiş bakır-grafit-polyester (P-B/G/P) ve sıkıştırılmış bakır-grafit-polyester (S-B/G/P) olmak üzere beş farklı tip kompozit elektrot üretilmiştir. İşleme sonrası İİH, EAH ve bağıl aşınma (BA) değişimleri her tip elektrot için grafik halinde gösterilmiştir. Elektrotların (N-B/P, S-B/P ve P-B/P tipleri için) elektriksel karakteristiklerini çıkarmak için, işlemede kullanılmış elektrotlardan disk şeklinde numuneler hazırlanarak elektriksel dirençleri ölçülmüş; bu veriler kullanılarak elektrotların elektriksel iletkenlikleri hesaplanmıştır. Elektrotların eşik (perkolasyon) konsantrasyonları, eşik iletkenlikleri, doyma sınırları ve şekil faktörleri karakteristik iletkenlik-konsantrasyon denklemleri ile gösterilmiştir. Çalışmada, pratik uygulamaya en uygun olan P-B/P kompozit elektrotların performansının dolgu malzemesi tane boyutu ile olan ilişkisi incelenmiştir. Ayrıca, kompozit elektrotların İİH ve EAH karakteristiklerinin, dolgu malzemesi konsantrasyonu ve tane boyutu ile olan ilişkileri matematiksel denklemler olarak türetilmiştir. Bu çalışma, tutucu malzeme olarak ortoflatik polyester ve dolgu malzemesi olarak bakır tozundan üretilen kompozit elektrotun EEİ'ye uygulaması olarak bir ilktir.

Kemal Yaman

TIG kaynağı ile birleştirilen saf titanyum(GR2) ve alüminyum 2024 malzemesinin kaynak kalitesinin mekanik özelliklere etkisinin belirlenmesi

Titanyum içeren malzemeler üstün mekanik özellikleri nedeniyle yüksek teknoloji içeren alanlarda kullanılmaktadır. Özellikle havacılık ve uzay sanayi gelişimine paralel olarak kullanımı yüksek teknoloji içeren sanayi ürünlerinde artmıştır. Titreşimli ve yüksek ısıya mukavemet gerektiren bileşen parçalarında yüksek oranda kullanılmaktadır. Kimya, savunma, uzay ve elektrokimya sektörleri asıl kullanım noktalarıdır. Alüminyum alaşımları da aynı şekilde sanayinin gelişimine paralel olarak kullanım alanı artış göstermiştir. Özellikle hafifliği ve korozyon dayanımı bunun en önemli sebeplerindendir. Korozyona karşı dayanımı malzemeyi havacılık sanayisi için kıymetli bir metal haline getirmiştir. Ayrıca otomobil sanayisi gibi alanlarda da kullanımı çok fazladır. Şekil verilebilirliğinin yüksek olması sanayide kullanımını artırmıştır. Bu çalışmada Titanyum (GR2)ve Alüminyum TIG kaynağı uygulanarak birleştirilmiştir. Kaynak işlemi 30,40 ve 50 A akım ve her bir akım için de 10,14 ve 18 Hz pulse frekansı uygulanarak ile yapılmıştır. Akabinde elde edilen 9 adet numuneye çekme testi, x-ray testi ve sertlik testi uygulanmıştır. Elde edilen verilere göre akımın ve frekansın kaynağın mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Anahtar Kelimeler:TIG Kaynağı, GR2, Al 2024

AlüminyumTIG kaynağı

İsmail Taygun Tasalı

Ankara metro trenlerinde katı ve sıvı yağlamanın tekerlek aşınmasına etkisinin deneysel incelenmesi

Metro ve demiryolları isletmelerinde ray-tekerlek asınmalarını azaltmak amacıyla yaglama yapılmaktadır. Günümüzde tekerlek (boden) yaglama sistemleri ve yagları için herhangi bir standart olusturulmamıstır. Yapılan çalısmalarla çesitli tipte yaglama sistemleri ve yaglar gelistirilmistir. Fakat hangi yaglama sisteminin ve yagların hangi isletmelerde daha verimli olacagı bilinmemektedir. Yapılan bu çalısmada katı yaglama ile yaglamasız ve sıvı yaglama ile katı yaglama sistemleri karsılastırılmıs, tekerlek asınmaları belirli bir süre gözlenmistir. Yapılan ilk deneyde sabo frenleme sistemine sahip Ankara Metrosunda sıvı yaglamanın uygulanabilirligi testleri yapılmıstır. Yapılan gözlemler ve alınan sonuçlardan Ankara Metrosunda sıvı yaglamanın uygulanabilirligi tespit edilmistir. Deneyin ikinci asamasında tekerleklerine yaglama yapılmayan tren (11) ile tekerleklerine katı yaglama yapan tren (29) tekerlek asınmaları yeraltı CNC tekerlek tornasında ölçülerek karsılastırılmıstır. Elde edilen ölçüm sonuçlarından katı yaglama yapan trende tekerlek ömrünün yaglama yapmayan trene göre en az %70 uzadıgı tespit edilmistir. Deneyin üçüncü asamasında katı yaglama yapan tren (29, 3029) ile sıvı yaglama yapan tren (11, 3011) tekerlek asınmaları fotograflarla ve yeraltı v CNC tekerlek tornasında yapılan ölçümlerle takip edilmistir. Elde edilen sonuçlardan katı ve sıvı yaglamada tekerlek asınmaları birbirine çok yakın degerlerde çıkmıstır.

Sedat Özal

Hava perdeli bir ticari soğutma kabininin sayısal analizi

Hava perdeleri özellikle isyerlerinde ve perakende satıs yapan süpermarketlerde iç ortam ile dıs ortam arasında bir bariyer olarak kullanılan sistemlerdir. Bu iki ortam arasındaki hava degisiminin minimum düzeyde tutulması hem ortam hava kalitesi hem de enerji tasarrufu açısından büyük önem arz etmektedir. Dıs ortam ile iç ortam arasındaki hava degisiminin minimum düzeyde olması ısı transferini azalttıgı gibi, ortamdaki mevcut nem dengesinin de sabit kalmasını saglar. Bu proje kapsamında, ticari amaçlı bir sogutma kabininin sayısal analizi yapılmıstır. Kullanılan sayısal metotta sayısal akıskanlar dinamiginin bir paket programı olan PHOENICS'den yararlanılmıstır. Çalısmanın ilk kısmında sogutma kabinleri, sayısal akıskanlar dinamigi ve PHOENICS ile ilgili gerekli literatür arastırması yapılmıstır. Çalısmanın ikinci kısmında ise, sınır sartları ve diger fiziksel özellikleri bilinen tek jetli bir ticari sogutma kabini için gerekli Ql kütügü yazılmıs, vektör ve sıcaklık dagılımlarının grafikleri Photon'dan çıkarılmıstır. Elde edilen sayısal sonuçlar deneysel sonuçlarla karsılastırılmıs ve aralarındaki uygunluk belirlenmistir. Daha sonra mevcut kabin üzerinde iki ve üç jetli durumlar için sogutma gücü esas alınarak yeniden yapılan modellemede, mevcut sistemler içerisinde optimum jet sistemi ve fiziksel sartlar belirlenmistir. Son olarak her üç sistem içinde elde edilen optimum sartlarda, ortam havasının sıcaklıgı ve hızı degistirilmek suretiyle durumlar arası karsılastırmalar yapılmıstır. Yapılan tüm bu CFD analizleri neticesinde elde edilen sonuçların deneysel sonuçlara yakın oldugu ve üç jetli sogutma sistemlerinin kabin içinde ürünlerin muhafaza edilmesi için istenilen sıcaklık degerlerinin saglanmasında zaman zaman biraz daha fazla sogutma gücü gerektirdigi görülmüs olsa da, özellikle kabin içinde homojen bir sıcaklık dagılımı olusturmasından dolayı en ideal sistemler oldugu tespit edilmistir.

Halil Murat Güngüneş

Helikopterlerde kullanılan kablo kesme sisteminin deneysel incelemesi ve bilgisayar ortamında benzetimi

Hava hatlarında kullanılan tel ve kablolar alçak irtifada uçan helikopterler için büyük tehlike teşkil etmektedir. Meydana gelen helikopter kazalarının %25'i helikopterin kabloya veya benzeri bir engele çarpması sonucunda olmaktadır. Bu nedenle helikopterlerde kablo kesme sistemi kullanılmaktadır. Kablo kesme sisteminin etkinliği, uçuş güveliği açısından önemlidir. Kablo kesme sisteminin etkinliğinin denenmesi zordur ve yüksek maliyetli deney düzeneklerini gerektirir. Bu alanda bilgisayar destekli mühendislik yazılımlarından da faydalanılabilir. Bu çalışmada, kabloların mekanik kesilme olgusu analitik olarak incelenmiş ve seçilen kabloların ve bunlara ait tellerin kesilmesi için gereken enerji miktarı belirlenmiştir. Analitik incelemenin yanı sıra, bir kablo kesme sistemi, Charpy deney cihazına uyarlanmıştır. Seçilen kablolar ve bunların telleri bu düzenekte kesilerek kesme enerjileri tespit edilmiştir. 2 ABAQUS© 6.6.1 yazılımı kullanılarak Charpy testlerinin benzetimi (simülasyonu) yapılmıştır. Deneysel ve sayısal sonuçların uyumluluğu, kablo kesme sistemlerinin etkinliğinin bilgisayar destekli mühendislik yazılımları kullanılarak belirlenebileceğini, göstermektedir.

Sac üretiminde karşılaşılan haddeleme sonrası görülen hatalardan biri de rulo kırıklarıdır. Rulo kırıkları, sıcak haddelenmiş düşük karbonlu çelik bobinlerin kesme hatlarında açılması sırasında haddeleme yönüne dik olarak düzensiz aralıklarla ve değişik şiddette ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmanın amacı rulo kırığı hatalarının oluşma sebeplerinin ve tane büyümesinin rulo kırığı üzerinde ne kadar etkili olduğu göstermektir. Çalışmalar; karakterizasyon testleri ve sonlu elemanlar analizlerini içermektedir. SEM görüntüleri ile tane boyutları arasındaki karşılaştırmalar sonucunda, yüksek sıcaklığın uzun süre etkidiği rulonun iç kısımlarında tane yapısında büyüme gözlenmiştir. Tane boyutu büyük olan kısımlar daha düşük gerilmelerde deformasyona uğrayacağı göz önüne alındığında rulonun iç kısımlarında rulo kırığı kusurunun gözlenme olasılığı daha yüksektir. Rulonun çap değeri arttıkça soğuma hızı da o oranda azalmaktadır. Soğuma hızının düşmesi yüksek sıcaklığın rulo üzerine daha uzun süre etkimesi demektir. Bu da tane çapının irileşmesine, dolayısıyla da rulo kırığı oluşma riskinin artmasına sebebiyet vermektedir. Anahtar Kelimeler : Rulo, kırık

Mehmet Ünlü

Yeni nesil 3D tasarım uygulamalarında malzeme seçim kriterlerinin belirlenmesi

Malzeme seçimi, tasarımda en önemli unsurlardan biridir. Uygulamada ihtiyaca cevap verebilecek en uygun malzemenin seçimi oldukça zordur. Eğer tasarım sürecinde yanlış malzeme seçersek bu ilerleyen zamanlarda nihai ürünlerde çözülmesi oldukça zor ve maliyetli problemlerle neden olur. Tasarımcının iyi malzeme bilgisi, malzeme seçilirken çok büyük bir avantaja dönüşür. Bütün tasarımların geliştirilebilir ya da uyarlanabilir olması ilerleyen süreçlerde, herhangi bir tasarım optimizasyonu durumunda büyük kolaylıklar sağlar. Bu çalışmada yolda kalan metrobüsleri çeken mevcut vinç gözü tasarımı üzerinden gerekli görülen değişiklikler yapılmış ve sistemde kullanılan malzemeler değiştirilmiştir. Değiştirilen malzemeler sonucunda sistem önceki ile kıyaslanmıştır. SolidWorks programı ile sistemin maruz kalacağı yük bindirilmiştir bu sayede yeni tasarımın karşılaşacağı statik ve dinamik yük analizleri simüle edilerek sistemin davranışı gözlemlenmiştir. Hem mevcut tasarım hem de yeni tasarım için karşılaştırmalı analizler yapılmış, elde edilen gerilme, deformasyon ve yer değiştirme değerleri üzerinden güvenlik faktörleri hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar ve analiz sonuçları, yeni tasarımın dayanıklılık açısından yeterli olduğunu ve çalışma koşullarında herhangi bir yapısal sorun yaşamadan işlevini sürdürebileceğini göstermektedir. Sonuç olarak, bu çalışma sayesinde daha güvenilir, dayanıklı ve uzun ömürlü bir sistem tasarımı ortaya konmuştur. Elde edilen veriler sonucunda yeni tasarımın maruz kalacağı yükler altında sorunsuz bir şekilde çalışacağı öngörülmektedir.

Yunus Kılıç

AerodinamikTürbülanslı akış

DoktoraAçık ErişimTR

GTD model idari hizmet pikap aracının aerodinamik analizi

Bu çalışmada, bir pikap aracına etki eden direnç kuvveti ve buna bağlı olarak direnç katsayısının belirlenebilmesi için model taşıtın deneysel ve üç boyutlu sayısal analizi gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışma Ankara Rüzgar Tüneli(ART)'nde ¼ ölçekli model araç ile iki aşamada yapılmıştır. Birinci aşamada simetri ekseni boyunca basınç ölçümü, ikinci aşamada ise direnç kuvveti ölçümü beş farklı hızda gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışma ise deneyde kullanılan taşıtla aynı ölçülere sahip taşıtın, ART ile aynı ölçülerdeki bir rüzgar tüneline yerleştirilmesiyle deneyde kullanılan hızlarda gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışmada temel akış denklemleri Fluent paket programı ile çözülmüştür. Türbülans etkisi duvar kenarı fonksiyonları ile k-? (standart, realizable,RNG), Reynolds gerilme modeli(RSM) ve k-? (standart, SST) türbülans modelleri kullanılarak hesaplanmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmalarda en yüksek basınç taşıtın ön kısmında en düşük basınç ise ön cam ile tavanın birleştiği kısımda olduğu gözlenmiştir. Deneysel ve sayısal çalışma sonunda analiz edilen model aracın direnç katsayısı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Aerodinamik analiz, türbülans, direnç katsayısı, fluent

İbrahim Timuçin İnce

Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden yapılmış dönen,içi boş bir diskin gerilme ve deplasman dağılımının belirlenmesi

Bu çalısmada kalınlıgı sabit ve malzeme özellikleri yarıçapın fonksiyonu olarak degisen, sabit bir sıcaklık degeri etkisinde, simetri ekseni etrafında w açısal hızıyla dönen içi bos disk için elastik gerilme analizi yapılarak malzeme özelliklerinin gerilme, sekil degistirme ve yer degistirme dagılımına etkisi incelenmistir. Çalısmada elastisite modülü 1 E E0 (r / b)b = , malzeme yogunlugu 2 0 (r / b)b r = r , ısıl genlesme katsayısı 3 0 (r / b)b a =a seklinde, yarıçapın fonksiyonu olarak alınmıstır. Uygunluk denklemi, denge denklemi, kinematik bagıntılar, Hooke kanunu kullanılarak elde edilen gerilme, sekil degistirme ve radyal deplasmanlar boyutsuz hale getirildikten sonra, b degerlerinin akmanın basladıgı kritik açısal hız üzerine etkisi elde edilmistir. Ayrıca farklı b degerlerinin gerilme, gerinim ve radyal deplasman dagılımlarına olan etkisi de incelenmistir. Anahtar Kelimeler : Fonksiyonel derecelendirilmis malzemeler, dönen diskler

Alperen Kösedağ

Düz kanallı proton aktaran membran yakıt hücresinin sayısal çözümü

Bu tez, düz kanallı tek hücreden olusan bir proton aktaran membran (PEMFC) yakıt hücresi içerisinde gerçeklesen transport olaylarının Fluent PEMFC modülü kullanılarak simülasyonunu ve simülasyon sonuçlarının literatürdeki verilerle karsılastırılmasını içermektedir. PEMFC anot ve katot tarafı için; akım toplayıcı tabaka, gaz kanalı, gaz difüzyon tabakası, katalizör tabaka ve membran dahil dokuz tabakadan olusmaktadır. Simulasyon sonuçları - basınç, H2, O2 ve H2O tür mol kesirleri, elektrik potansiyeli ve hız ? yakıt hücresi kanal geometrisinin giris, orta ve çıkıs kesitlerinde 2-Boyutlu olarak sunulmustur. ncelenen her bir durum için kutuplasma egrileri olusturulmus ve parametrelerin kutuplasma egrileri üzerine olan etkileri analiz edilmistir. Bunun yanı sıra, modelin geçerliligini ispatlamak için altı durum için kutuplasma egrisi olusturulmus ve deneysel sonuçlarla karsılastırılmıstır. Karsılastırma yapılan durumlar için kutuplasma egrileri elde edilmistir. Anahtar Kelimeler : PEMFC modeli, sayısal simülasyon, kutuplasma egrileri

Ceren Özge Alpat

Lüle-hedef yüzey arası uzaklığın çarpan jet akış ve ısı transferi karakteristiklerine etkisinin sayısal olarak incelenmesi

Bu çalısmada, bir hava jeti incelenmistir. Birbirine paralel olarak duran, iki yatay levhadan üst levhanın ortasında bulunan bir lüleden çıkan hava jeti alt levhaya çarptırılmıstır. Çalısmada sıcak yüzeye çarpan jetin akıs ve ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmistir. Problemin temel denklemleri kontrol hacmi metodu ve SIMPLE algoritması kullanılarak gelistirilen bir bilgisayar programı ile sayısal olarak çözülmüstür. Alt levha sabit sıcaklıkta tutularak ve üst levha yalıtılarak, Reynolds sayısının 250, 400, 500 ve 650 degerleri için simülasyonlar yapılmıstır. Lüle-alt levha arasındaki mesafenin lüle genisligine oranı H/W=0,5, 1, 1,5, 2, 3,5 ve 5 degerleri için simülasyonlar gerçeklestirilmistir. Yapılan çalısmada, bütün Reynolds sayılarında, akıskan ile sıcak alt levha arasındaki maksimum ısı transferi, jetin durma noktasında gerçeklesmistir. Ayrıca, Nusselt sayısı; Reynolds sayısı arttıkça veya lüle ile levha arasındaki mesafe azaldıkça artmaktadır. Lüle ile levha arasındaki mesafe H/W=0.5'den 2'ye kadar arttıkça Nusselt sayısı hızlı bir sekilde azalmaktadır. Ancak, H/W'nun 2'den büyük degerlerinde, incelenen Reynolds sayısı aralıgında Nusselt sayısı yaklasık olarak sabit kalmaktadır. Anahtar Kelimeler: Çarpan jet, ısı transferi, Nusselt sayısı

Çiğdem Bilge Telışık

Bu çalışma kapsamında; yanal izotrop fiber kompozit malzeme olduğu kabul edilen sarıçam(Pinus sylvestris)' ın gerinim pulları kullanılarak yapılan deneysel çalışmalar sonucu kırılma ve akma eğrileri çıkarıldı. Bu amaçla, çekme, basma ve burulma deneyleri Türk Standartlarına uygun boyutlandırılmış numuneler üzerinde yapılmış ve s - e (normal gerilmenormal gerinme), t -g (kayma gerilmesi-kayma gerinimi) eğrileri çizilmiştir. Bu gerilme gerinim eğrileri, grafik eğimlerinin %5 azaltılması ile belirlenmiş eğimlerde çizilen doğrularla kesiştirilerek akma noktaları belirlenmiştir. Bu değerler kullanılarak s1-s2 düzleminde yaklaşık kırılma ve akma eğrileri çizilmiştir. Anahtar Kelimeler : Sarıçam (Pinus sylvestris), yanal izotrop, akma eğrisi, kırılma eğrisi, çekme-basma-burulma deneyi

Şükrü Tayfun Kaya

Akışkan yatakDeneysel analizIsı geçişi+1

DoktoraAçık ErişimTR

Dolaşımlı akışkan yatakta ısı transferi mekanizması ve bu mekanizmanın kuramsal ve deneysel analizi

Standart dışı düşük kaliteli yakıtları tam yanma koşullarına uygun ve içsel SO2, NOx emisyonu tutma özellikleri nedeniyle doğrudan yakabilecek en uygun teknoloji, genelde akışkan yatak, özelde ise dolaşımlı akışkan yatak (DAY) yakma teknolojisidir. Burada yatak sıcaklığının 850-950 °C`de tutulmasına bağlı olarak uygun adsorbent ilavesi ile SO2'nin tutulması ve NOx oluşumunun azalması sonucu genelde ilgili baca gazı arıtma tesislerinin kurulmasına gerek kalmamaktadır. DAY'lı kazanlarda yatağın çok yoğun türbülanslı olması ve yanma odasını doldurması nedeni ile ısıtma yüzeylerine olan ısı transferi, diğer yakma sistemlerine kıyasla çok daha büyüktür. Bu durum yanma odasının ve ısıtma yüzeyi boyutlarını, dolayısıyla ilgili yatırım maliyetlerini düşürmektedir. Dolaşımlı akışkan yataklı sistemlerde, ısıtma yüzeyine olan ısı transferi, yatak çekirdek akım bölgesi ile yüzey arasında, ısıtma yüzeyinin yakın çevresinde bulunan partikül kümelerinin ve dağılmış fazın dinamik davranışının bileşkesel etkisi altında oluşur. Bu çalışmada akışkan yatak ile duvarda konumlanan ısıtma yüzeyi arasında ve yatak ekseninde konumlanan daldırma yüzeyi ile yatak arasındaki ısı transfer özellikleri, bu amaca yönelik tasarımlanmış ve geliştirilmiş bir test sisteminde deneysel olarak incelenmiştir. Çeşitli yatak malzemeleri ve test koşullarında ısı transfer özellikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar sadece test koşullarındaki ısı transfer ii davranışını ifade ettiğinden, ölçüm sonuçlarının genel olarak tüm sistemlere uygulanabilirliğini sağlayacak matematiksel korelasyonların türetilmesi yoluna gidilmiştir. Bu çalışmada, deney tasarım ve işletme verileri modelin tanımlanmasında kullanılan boyutsuz parametreler biçimine dönüştürülmüş, modeli tanımlayan ve tanımında baskın olan üssel fonksiyonlar, ölçüm değerlerinin kullanıldığı regrasyon analizleri ile belirlenerek, ?yenilenen küme modeli? ölçüm sonuçlarını minumum sapma ile ifade edebilecek biçime getirilmiştir. Bu yaklaşım ile elde edilen yeni korelasyonlar endüstriyel boyuttaki ısı transferi hesaplarında ve ısıtma yüzeylerinin boyutlandırılmasında kullanılabilir. Buna göre sistemdeki ölçme hataları da (±%10) dikkate alınırsa yenilenen küme modelinin literatürde verilen korelasyonları, gerçek ısı transferi davranışını düşük yoğunlukta (silis kumu, kum, alüminyum tozu) % 30, yüksek yoğunlukta (bakır, çelik tozu) % 43 ortalama sapma ile ifade ederken, bu çalışmada geliştirilen yeni korelasyonlar, gerçek ısı transferini düşük yoğunlukta % 19, yüksek yoğunlukta ise % 27 ortalama sapma ile tanımlamaktadır. Yeni model, gerçek ısı transferini literatürde verilene kıyasla düşük yoğunluklu yatakta % 11, yüksek yoğunluklu yatakta ise % 16 daha az sapma oranı ile tanımlayabilmektedir. Anahtar Kelimeler : Akışkan yatak, ısı transferi, deneysel ve kuramsal analiz, yenilenen küme modeli, benzeşim

Oğuzhan Erbaş

Isı yalıtımında kullanılan vakumlu küresel seramiklerin ısı iletim katsayıları düşüktür. Yüksek sıcaklıklara ve yüksek basınçlara dayanıklıdırlar. Bu çalışmada, içi vakumlu küresel seramiklerin konutlardaki enerji kazanımına etkisi belirlenmiştir. Bu amaçla 1mx1mx1m boyutlarında üç kapalı ortam tasarlanmıştır. İçi vakumlu seramikler farklı boyalar ile ağırlıkça %18 oranında karıştırılmış ve oluşturulan üç kapalı ortamdan birisinin iç ve dış yüzeylerine uygulanmıştır. Diğer iki ortamdan birisi plastik boya ve diğeri 3 cm kalınlığında haddelenmiş polistiren ile yalıtılmıştır. Kapalı ortamların iç ve dış yüzeyleri ile iç ve dış ortamına ısıl-çiftler yerleştirilmiştir. Kapalı ortamların iç ortam sıcaklıkları termostatlar ile sabit tutulmuştur. Üç kapalı ortamın iç ortam sıcaklıkları 28 oC, 30 oC ve 40 oC iken tükettikleri elektrik enerjileri sırasıyla bu sıcaklıklarda yapılan üç deney ile belirlenmiştir. Diğer taraftan, ısılçiftler ile ölçülen analog sıcaklık verileri, analog verileri dijitale dönüştüren bir donanım ile bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen veriler tablolar ve grafikler haline dönüştürülerek tartışılmıştır. Vakumlu küresel seramiklerin üretimi için deneysel bir çalışma önerilmiştir. Önerilen çalışmada, küresel seramiklerin üretiminin RF (Radio Frequency) indüktif bağlaşımlı ısıl plazma (ICTP, Inductively Coupled Thermal Plasma) sistemi ile yapılabileceği açıklanmıştır. İndüktif bağlaşımlı plazma sistemleri; geniş hacimleri, yüksek saflıkları, eksenel toz besleme özellikleri ve tozların v reaktördeki plazma jeti içerisinde daha uzun süre kalmaları açısından tozların küreselleştirilmesi işlemi için uygundurlar. Plazma jeti içerisinde tozların eritilmesi ve reaktör içerisindeki serbest düşüşleri, indüktif bağlaşımlı ısıl plazma sistemi ile küresel seramiklerin üretiminin temelini oluşturur. İndüktif bağlaşımlı ısıl plazma sisteminin birimleri olan toz besleme birimi, torç, reaktör, siklon, toz filtresi ve gaz çıkışı birimleri açıklanmıştır. Deneysel çalışmada kullanılacak olan plazma gazı ve tozlar belirtilmiştir. İndüktif bağlaşımlı ısıl plazma sisteminin çalışma prensibi ile ilgili gaz debisi, toz hızı, reaktör çapı ve plazma sisteminin çekeceği güç gibi parametrelerin yanı sıra RF elektrik akım üretici ve diğer cihazlar açıklanmıştır. Gazi Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Metroloji Laboratuvarı'nda gaz atomizasyon yöntemi ile kalay tozları üretilmiştir. Bu çalışma gelecekte indüktif bağlaşımlı ısıl plazma sistemi ile yapılması düşünülen deneysel çalışmalara ön hazırlık olarak gerçekleştirilmiştir. Tozların ısıl plazma sisteminde küreselleştirilmesi konusunda bir teorik çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada, doğrusal (linear) olmayan momentum ve enerji denklemleri sayısal olarak FORTRAN dilinde hazırlanan bir bilgisayar programı ile çözülmüştür. Analizde, plazma gazının sıcaklık ile hızının, lüle çapının, tanecik boyutunun, taneciğin başlangıç sıcaklığı ile hızının ve plazma gazının hacimsel debisinin tanecik sıcaklığı ve hızı üzerine etkisi incelenmiştir. Beşinci dereceden Runge- Kutta yöntemi kullanılarak elde edilen sonuçlar grafikler halinde verilmiştir. Anahtar Kelimeler : İçi boş, Seramik, ICTP

Ümit Keskin

Bingöl University · Fen Bilimleri Enstitüsü

Soğuk iş takım çeliklerinin frezelenmesinde çözünebilir SiO2 katkılı nanoakışkanların işlenebilirlik özelliklerine etkisinin incelenmesi

Bu çalışmada, CPOH soğuk iş takım çeliğinin işlenmesinde yenilikçi ve sürdürülebilir soğutma-yağlama metotlarının işleme parametreleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneyler Al-TiN kaplamalı bir freze takımı kullanılarak CNC freze makinasında gerçekleştirilmiştir. Deneyler iki farklı kesme hızında (100 m/dak-130 m/dak), iki farklı ilerleme hızında (0,08 mm/dev-0,1 mm/dev) ve sabit kesme derinliğinde (0,7 mm) gerçekleştirilmiştir. Nanoakışkanlar, sentetik yağa SiO2 nano partiküllerin eklenmesiyle hazırlandı. İşlenebilirliği değerlendirmek için yüzey pürüzlülüğü (Ra), kesme sıcaklığı (Tc), takım aşınması (Vb) ve güç tüketimi değerleri ele alınmıştır. Tüm parametreler değerlendirildiğinde işleme performansına etki eden en iyi soğutma yağlama koşulu, ağırlıkça %0,2 oranında SiO2 içeren nanopartikül katkılı nanoakışkan olduğu tespit edilmiştir.

Caner Gülseren

2024