4.177
Arşivlenen Tez
6
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Geni̇şleşti̇ri̇lmi̇ş kontrol aralikli manyeti̇k retarder
Vehicles often use mechanical braking systems. In these brake systems, the kinetic energy of the vehicle is converted into heat and are released into the medium by brake system components. Although some serious difficulties are encountered in mechanical brake system, they are very much compact and effective in most cases. In particular, increasing temperature reduces brake forces posing a serious problem for the vehicle control. In addition, the mechanical brake system's complexity, the contamination of the brake fluid with water may lead to serious technical problems. The targeted magnetic retarder system is expected to resolve some of these issues and is intended to provide an alternative braking system. In this type of magnetic retarder based brake systems, the kinetic energy of the vehicle is not converted into heat by friction. On the other hand, in the standard magnetic retarder system, there are 4 brake force levels in total. The targeted system has been designed to increase this brake force levels to 1024. Instead of conventional four positions, the new retarder force control arm is therefore could be positioned anywhere between 0 and 1024. The retarder lever arm position is used in generation of the magnetic retarders electronically controlled brake force. In this manner, a highly sensitive desired level of braking force can be achieved.
Effect of boronizing temperature and time on abrasion and corrosion resistance of AISI 1050 steel
In this study boronized specimens have been used that is manufactured from AISI 1050 steel and pack borozing process has been applied to this specimens at a temperature of 800-850 and 900 ºC with a time duration of 3-6 and 9 hours. Ekabor 2 has been used as a source of boron. The photographs of micro structures of boronized specimens have been taken and the layer thicknesses varied from 17 to 110 µm and the hardness values from 510 to 1890 HV have been obtained. These values have been compared with Taguchi method. Boronized and non-boronized specimens have been subjected to abrasion test under the load of 30N by using sand papers which have grain size of 220 mesh. However these specimens have been sink into the 3,5% NaCl solution for corrosion test in order to compare the strength of materials between them.
A comparison of approaches to involute spur gear design
This thesis meets a need of selecting and using appropriate involute spur gear design approaches for all designers including the expert designers and novice learners who are practicing a spur gear design. Five design approaches with different level of difficulty, including the most commonly used machine elements textbooks, national and international standards were selected for comparison of design results. The results of each approach were analyzed by using a finite element method, ANSYS. And the loss or gain obtained from each of the approach was determined and results were given comparatively considering the gear failures criteria, speed ratios and power transmission ranges. Useful outputs, practical curves and charts were introduced to select the appropriate design approach. In addition to this, the study provides conversion factors which may be used to multiply the results of simple gear design approaches to ANSI/AGMA standards or in any of the five selected one. It also offers the best approach for students and designers who aim to optimize the gear design.
Investigating the structural and physical properties for al-7000 series prepared on different temperatures and pressures
Thermoelectricity is referred to convert from waste heat generated from many sources such as radiation, automobile exhaust gases to electricity. Via conversion of waste heat to electricity by TEP(Thermoelectric Power) of solids without generating greenhouse gas emissions , thermoelectric generators could be significant role and also TE coolers are used to make refrigerators and other cooling systems. The main aim of this study is to investigate the structural and thermoelectric properties of Alumix 431 (Al-5.5Zn-2.5Mg-1.5Cu) material which is the Al7xxx series alloy and prepared utilizing the traditional press and sintering process in various pressure and temperatures. Due to the goal, the structural properties of materials were investigated on the optical, SEM figures and hardness testing measurement results; the thermoelectric properties were measured on the PPMS (Physical Property Measurement System) Machine at temperature range 5-300K. The obtained experimental results show that at temperature range of 285-295 K, the maximum electrical resistivity and electrical conductivity were acquired 0.161Ωm and 24.96W/Km respectively, and the Seebeck Coefficient values changed mostly negative sign to positive sign due to dominate from carriers. Also, it was determined as 5.65×10-6 of the maximum figure of merit at 300K temperature.
Investigation of flow characteristics and heat transfer enhancement of various duct geometries
The aim of this study is to determine the flow characteristics and thermal efficiency in various ducts geometries numerically and experimentally. The whole study has been conducted for Reynolds numbers in the range of 3000≤Re≤6000. Firstly, the effect of aspect ratio, s/H on heat transfer enhancement and on flow structures was aimed to be examined. Therefore, the corrugated duct geometries were designed for three different aspect ratios such as s/H=0.1, 0.2, 0.3 and various phase shift angles, φ of corrugated channels. Thermal efficiency of these geometries were examined numerically in order to optimize the aspect ratio, s/H. Afterwards, experimental studies were conducted in order to identify hydrodynamic structures and verify findings of numerical solution using Particle Image velocimetry (PIV). Throughout the study, three different phase angles, φ=0̊, 90̊ and 180̊, were utilized. Velocity distributions, patterns of streamline and corresponding turbulent statistics were determined experimentally and numerically in order to reveal hydrodynamics and thermal efficiency of the corrugated channel flow. In numerical calculations, standard k-ε turbulent model was utilized. As a result of numerical studies, Nusselt number, Nu friction factor, f and efficiency index, η were calculated for different corrugated channel geometries. Consequently, it was observed that numerical and experimental results were extremely compatible with each other
Efficiency analysis of an installed wind farm
In this study, energy analysis and efficiency study of turbines of a wind farm were performed using data of wind speed, wind direction, air temperature and electric generation, of five selected turbines. Wind energy losses of the plant, monthly and daily performance of turbines were carried out. Parameters influencing the results were also examined in detail. Aerodynamic analysis of turbines was conducted using data of five turbines. Analysis of factors affecting system performance, Betz criteria, power coefficient, energy balance and exergy balance were conducted. Magnitude of wind speeds where turbines start and stop energy generation and influences of these wind speeds on power production and energy losses of five turbines were examined. Consequently, clarifications on the reasons of the losses during conversion of wind power into electric energy, and clarifications on the reasons of instantaneous fluctuations in efficiencies were aimed to be explained. Interactions between aerodynamic parameters during power generation were also reported.
Heat transfer performance of porous copper foam
The main objective of this study is to investigate the heat transfer characteristics of porous copper foams described as a function of temperature, TH geometry, porosity, ɛ thickness, t micro-structure and time, Ɵ. An experimental investigation which is based upon a modeling approach through the measurements of local temperatures by using thermal imaging camera along the x-y-z axis of the porous copper foam samples is conducted. This study characterizes a variety of plate type copper foam samples with 40 PPI and porosity, ɛ of 95 % ; samples with a size of 150 mm, (L) 30 mm, (W) and thicknesses of 3 mm, 4 mm and 5 mm and copper foil samples as a reference items with a size of 150 mm, (L) 30 mm, (W) and 0.4 mm thickness are studied at different heating surface temperatures, TH in the range of 50 ˚C ≤ TH ≤ 100 ˚C. The microstructures of the foams are characterized with a scanning electron microscopy (SEM). Thermal image analyses and time dependent local changing of the thermal conductivity, k heat capacity, C and thermal diffusivity, α are calculated. The experimental results showed that, k, C and α values of the porous copper foam and copper foil samples change between 140 W/m.K ≤ k ≤ 651 W/m.K and 32 W/m.K ≤ k ≤ 98 W/m.K, 250 J/K ≤ C ≤ 1270 J/K and 3 mm2/s ≤ α ≤ 42 mm2/s and 0.1 mm2/s ≤ α ≤ 0.8 mm2/s depending on the TH, t and Ɵ. Keywords : Copper Foam, Porosity, Thermal Conductivity, SEM, Thermal Analysis
Analysis of warm forming of locally heated sheet metals by using finite element analysis
Automotive industry uses stainless steels for place where needed corrosion resistance and aluminum or magnesium alloys to reduce weight of chassis. High mechanical properties of these materials are reasons for preference however low formability of these materials in the ambient temperature creates manufacturing problems. In this study, enhancement of bending ability of a stainless steel and a magnesium alloy by local heating was investigated. The specimens were bent in V-bending die by using a servo-press at room temperature. Load and deformation rate were determined during forming process. Final shapes were measured by Coordinate Measuring Machine (CMM) and springback ratios were determined. Same procedures were conducted with locally heating (heating the region of deformation) and the results were compared with cold forming. It was observed that locally heating the bending area was adequate to give form the workpiece and this result was verified with FEM. The changing of the thickness on the bending area was also determined for cold and locally heated specimens. Keywords: Locally Heating, Formability, Stainless Steel, Magnesium Alloy, FEM.
Ti-6Al-7Nb alaşımının lazer ile yüzey modifikasyonu: İşlem parametrelerinin yüzey özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Bu çalışma, Ti-6Al-7Nb alaşımının yüzey özelliklerini iyileştirmek amacıyla lazerle yüzey modifikasyonu işlem parametrelerinin etkisini incelemeyi amaçlamaktadır. Sabit bir plaka üzerine monte edilmiş test örneklerinin yüzeyi, lazer ışınıyla metal arasındaki etkileşimin yarattığı yüksek ısı enerjisi sayesinde işlenmiştir. Bu tez kapsamında etkisi araştırılan lazer yüzey işleme parametreleri tarama yönü, lazer ışınının hareket hızı, frekans, tarama aralığı ve atım genişliği olarak belirlenmiştir. Lazer işleme parametreleri ile belirlenen deney düzeneklerine göre işlenmiş yüzey üzerinde yüzey pürüzlülük ölçümleri ve ıslanabilirlik testleri yapılarak parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Proses parametrelerinin işlenmiş yüzeyin hem yüzey pürüzlülüğü hem de ıslanabilirlik davranışı üzerinde önemli etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. Özellikle, tarama aralığının yüzey ıslanabilirliği üzerinde en etkili parametre olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Modifiye edilmiş farklı geometrilerdeki trapezoidal vorteks üreticilerin ısı transferine etkisi
Dikdörtgen kesitli bir kanalda boyuna vorteks üreten geometrisi üzerinde değişiklikler yapılmış trapezoidal tipteki vorteks üreticilerin (VG) ısı transferine etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışmalar ANSYS Fluent 2020 R2 paket programı kullanılarak yürütülmüştür. Test bölgesinin uzunluğu 800 mm, genişliği 200 mm ve yüksekliği 25 mm olan bir kanal için periyodik sınır şartları altında sayısal olarak çalışmalar yapılmıştır. VG yüksekliğinin kanal yüksekliğine oranı olan blokaj oranı 0.48 ve hücum açısı 30°'de sabit tutulmuştur. Ana akım yönünde iki VG arasındaki mesafenin kanal yüksekliğine oranı, PR=LP/H, periyodik yerleşim mesafesi 1.0, 1.5 ve 2.0 olacak şekilde VG'ler yerleştirilmiştir. Her bir PR için, VG en küçük kenar yüksekliğinin en büyük kenar yüksekliğine oranı olan hücum kenarı yükseklik oranı e/h=1.0 ve 0.83 ve VG eğimli kenar iz düşüm uzunluğunun VG taban uzunluğuna oranı, b/c= 0.25, 0.50 ve 0.75 alınarak Re sayısının aralığı 4121 ve 25365 seçilerek ısı transferine geometrik modifikasyonların etkisi araştırılmıştır. Türbülans modeli olarak, temeli k–ω formülasyonuna dayanmakta olan ve kullanıcının çeşitli akış senaryoları için modeli ayarlayabileceği bir esneklik sağlayan GEKO türbülans modeli kullanılmıştır. Sayısal çözümlerde basınç-hız ilişkisinde pressure-based-coupled-algotihm ve pseudo-transient :zaman adımı kullanılmış olup, çözümler sonlu-hacim yöntemine dayanmaktadır. VG'lerin bütün PR, e/h, b/c oranlarında ve Reynolds Sayısı değerlerinde TEF değerinin 1'den büyük elde edilmesi, bu çalışmada incelenen VG'lerin ısı transferini iyileştirme açısından boş kanala göre avantaj sunduğunu göstermektedir. En yüksek TEF değeri PR=1.5, e/h=0.83 ve b/c=0.75'te 2.106 olarak bulunmuştur.
Real time human computer interface application based on eye gaze tracking and head detection
The localization of eye centers and the knowledge of eye movements is becoming an important search area on human-computer interactions with increasing developments in the computer vision branch. As software, obtaining the position of the small region which the user look on the screen is a simple and efficient alternative way for use of mice and touchy devices to control the cursor. In this study, firstly, Viola Jones Algorithm is used to detect eye areas through acquired webcam image on Matlab platform. Then, undistorting that is for making the eye center points more accurate, a camera calibration algorithm is included. Grey level and morphology level operations are achieved step by step. Eye centers are described using Circular Hough Transform Method. Finally, an application of kids interface is developed. Letters, objects, colors, numbers become to be learned simply and funny by this interface. The applicability of the proposed algorithm is tested and gathered results are presented.
Cathode design for complex shapes in electrochemical machining
Electrochemical machining (ECM) is one of the most efficient nontraditional machining processes to provide bright surface finish, machining difficult to cut materials and manufacturing complex shapes. However, due to some challenges like the lack of dimensional accuracy, process control and monitoring and environmental factors, implementation of ECM process has been limited. This study presents a mathematical model to design cathode surfaces for machining freeform surfaces. This mathematical model is based on solving 3D Laplace equation by using Finite Element Method (FEM) to determine the potential distribution between the anode and cathode surfaces. A desktop size electrochemical (EC) machine was designed and constructed to carry out the experimental works. Experimental studies were carried out on AISI 1040 carbon steel using copper, brass and stainless steel as cathodes. Nine different cathodes have been designed via feed rate and electrical conductivity variables to investigate the validity of this mathematical model. A 3D scanner was used to measure and compare of the electrochemical machined anode surfaces with the CAD model. The experimental results showed that NaCl type electrolyte cause over machining at the edge where the electrolyte transferred to the gap domain. In the middle of gap domain similar dimensional error (DE) values have been obtained due to well-made electrolyte transition. From the 3D scanned machined surfaces, it has been observed that higher value of electrical conductivity with higher feed rate has been producing a more accurate shape. Furthermore, three different ECM freeform surface drawbacks investigated and designed control mechanisms have been presented.
The effect of variable cross sectional tubes on the performance of flat plate solar collectors
Flat plate solar collectors are the heart of domestic solar water heating system, due to their permanent position, simple construction, low cost and require little maintenance. The major purpose of this work is to estimate numerically the performance of flat plate solar storage collectors and investigate the thermal enhancement by enhancement of dimensions and geometry. Five types of flat plate storage solar collectors were examined for Iraq-Baghdad climate conditions with tilt angle at 33.33o. These types of collectors were flat plate solar storage collectors, which are trapezoidal, ellipsoidal, circular, square and triangle models. The analysis of these collectors is according to the absorption of solar radiation, heat loss from the collectors, temperature distribution of absorber and the working fluid flowing through the collectors. The collectors are simulated utilizing Matlab program. Comparisons between the calculated & measured results of outlet and inlet water temperatures was performed, it indicated a satisfactory agreement. Theoretical results show that highest outlet temperatures were 60.53 ˚C, 60.83 ˚C, 60.2 ˚C, 59.51 ˚C and 58.63 ˚C, at solar noon in the five models, respectively. Maximum values of efficiencies were calculated 57.2%, 56.48%, 56%, 55.52% and 54.53% in five models.
Experimental and numerical analysis of autofrettage process for thick walled cylinders
Experimental and numerical and analysis of autofrettage process for thick-walled cylinders is presented in this study. Autofrettage tests are carried out on a hydraulic autofrettage test stand available in Delphi Automotive Systems in İzmir. AISI 4140 steel is used as the test material in the experiments. The samples are produced from a solid cylindrical bar with 10mm inner diameter, 30mm outer diameter and 200mm long. Eight different autofrettage pressures in the range between 530 to 666 MPa are used in the tests. Axial and tangential strains are measured during the tests in order to see the changes in strains with both autofrettage pressure and pressure holding time. Residual stresses developed on the wall of the cylinders due to autofrettage pressure are measured at five different points along the wall of the cylinders by using X-ray diffraction method. Radial and tangential residual stress distributions are plotted in order to see the effects of autofrettage pressure. A finite element model is also created by using ANSYS® Workbench 15.0 to compare the experimental results with the numerical results. 2D axisymmetric analyses are performed for each autofrettage condition. Measured strains during the tests and results obtained from numerical model are found to be almost the same. The tendency of change in the distribution of residual stresses is found to be similar for experimental and numerical results.
Investigation of the effect of nanoparticles on adhesion of single lap joints in composites
Adhesively bonded joints of fiber-reinforced polymer structural components offer numerous advantages, including high strength and high stiffness-to-weight ratios, good fatigue and corrosion resistance, and high-energy absorption capacity, all of which make them more efficient compared to mechanical fasteners. Many techniques have been used to strengthen ABJs such as use of fillers, hybrid joints, and co-cured joints. The vast majority of studies have been focused on using filler materials for technical and economical reasons. In this study, three types of Nano-fillers (Nano-clay, Nano-silica and Nano-graphene) were used to reinforce epoxy resin. Based on weight content of epoxy; clay, silica, and graphene were added by (1, 2, 3, and 5 %), (1, 2, and 3 %), and (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 %), respectively. Glass fiber reinforced polymer plates produced commercially were used as adherends. The experimental results obtained from lap shear test and 3-point bending test, have demonstrated that the three types of Nano-fillers positively affected the joint strength. The highest improvement in shear and flexural strength was obtained by adding graphene particles as 145% and 100%, respectively. As the joint strength increased with the Nano-particle inclusion, the adhesive failure mode of the neat epoxy joints was changing to more and more progressive mode. The most important failure mode was observed in the fracture surfaces of the joints prepared with graphene particles.
Seramik fabrikası enerji ve ekserji analizi
Enerji analizi termodinamiğin birinci kanununa dayalı bir analiz olup, ısı kayıplarını azaltmak ve yeniden kazanılan ısıyı artırmak için kullanılırken, işlemde meydana gelen enerji azalması hakkında herhangi bir bilgi vermez. Ekserji analizi Termodinamiğin birinci ve ikinci kanuna dayalı olup, işlemdeki ekserji azalması olan yerleri açıkça belirterek teknoloji ya da operasyonların gelişmesini sağlar. Bu çalışmada, Seramik fabrikasında enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Bu çalışmada, Seramik fabrikasında enerji ve ekserji analizi yapılmıştır; sprey kurutucu, dikey kurutucu ve fırın prosesinde çalışma yapılmıştır. Bu çalışmayı yaparken termodinamiğin birinci ve ikinci kanunlarından yararlanarak sistemin enerji kayıpları bulununarak bu kayıpları minimuma indirecek ve sistem verimini artırmak için sistemde iyileştirme teklifleri yapılacaktır.
Prototip üç eksenli CNC freze tezgahı tasarımı ve imalatı
İlerleyen teknolojinin sunduğu imkânlar sayesinde üretim aşamalarında kullanılan klasik tezgâhlar yerini CNC tezgâhlara bırakmaktadır. İmalat endüstrisinin iş hacminin yükselmesi daha hassas, daha çok ve daha kaliteli ürünlere olan ihtiyacı artırmıştır. Bu değişimlere paralel olarak bilgisayar kontrollü tezgâhların kullanımı her geçen gün çeşitli sektörlerde yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada, Prototip Üç eksenli CNC freze tezgâhı tasarımı yapıldı. İmalatı için gerekli tasarım parametreleri belirlendi. Belirlenen bu parametreler çerçevesinde tezgâhın tasarımı ve imalatı için gerekli olan hesaplamalar yapıldı. Tasarım ve hesaplamalar doğrultusunda elektronik ve mekanik malzemeler seçildi. Seçimi yapılmış malzemeler hakkında bilgiler verildi. Tezgâhın hassasiyet analizleri yapıldı. Sonuç olarak tasarımı yapılarak imal edilen tezgâh sorunsuz bir şekilde çalıştı. Örnek iş parçaları işlendi.
Evaluation of cutting surface quality in high speed blanking process
Blanking process holds a crucial point in metal forming industry. The main goal in blanking is to achieve the best surface quality on the blanked parts while spending minimum energy. In this study the surface quality, cutting load and cutting energy of the workpieces were investigated under three different speeds (0.1 m/s, 1 m/s and 10 m/s) with respect to the clearance, material thickness and thickness to die diameter ratios. Five different clearances (1%, 3%, 5.%, 10.0% and 20.0%) were used to blank 2 mm, 3 mm and 4 mm thick workpieces made of AISI 304 stainless steel under four different ratios (t/Dm=1/5, t/Dm=1/10, t/Dm=1/30, t/Dm=1/50). Both experimental and FEM studies were accomplished. Results showed that increasing punch speed improves the surface quality and best surface quality was achieved at 10 m/s by reaching lowest surface roughness values. Another important contribution is the thickness to die diameter ratio and found out that energy, surface quality and related clearance values change according to the workpiece diameters that are neglected in the literature which only considers the thickness of workpiece. The total energy increases due to increasing punch speed, thickness and thickness to die diameter ratios. Clearance between 3% and 5% is found to be optimal value range for AISI 304 stainless steel when considered all investigated parameters.
Mechanical properties of nano-silica particulate jute/glass fiber hybrid composites
Çevre dostu malzemeler için artan talep ve geleneksel elyafın maliyetinin azaltılma isteği doğal elyaf kompozitlerinin popülaritesinin artmasına yol açmaktadır. Kompozit malzemelerde kullanılan doğal lifler, düşük yoğunluk, uygun mukavemet gibi bazı önemli avantajlara sahiptir. Doğal elyaf kompozitlerin mekanik özellikleri sentetik elyaf kompozitlerden çok daha düşüktür, ancak üstün ve ekonomik bir kompozit geliştirmek için doğal bir elyaf ile bir sentetik elyaf aynı matriks malzemesinde kombine edilebilir ve böylece her iki lifin en iyi özellikleri birleştirilebilir. Bu çalışmada jüt, cam ve hibrit jüt / cam elyaf nano-silis parçacık dolgulu epoksi matriks lamine kompozitlerin gerilme, eğilme ve çarpma özellikleri incelenmiştir. Nano-silika içeriği oranları epoksi'de %1, %2 ve %3'tür. Hibrit konfigürasyonlar G8, G1J6G1, J3G2J3, J2G1J2G1J2 ve J8 olarak üretildi. Kompozit laminatlar elle yatırma yöntemi üretildi. Charpy darbe testleri ISO 179/92 standardına göre yapıldı, ASTM D638-10 standardına göre çekme testleri yapıldı ve ASTM D790-10 standardına göre bükme testleri yapıldı. Çekme, eğilme ve darbe testlerinin sonuçları, nano-silika içeriğinin %2'lik oranının tüm hibrit ve hibrit olmayan konfigürasyonlar için en iyi değerleri verdiğini göstermiştir.
Performance analysis and comparison of gas liquefaction cycles
Gas liquefaction cycles are an important application of cryogenics and liquefied gases are used in variety of industries and processes. Gas liquefaction cycles are massive energy consumers. Therefore, their design and operation should be optimized thermodynamically and economically to minimize the energy consumption and cost. In this thesis, thermodynamic and economic assessment of commonly used gas liquefaction cycles including simple Linde-Hampson, precooled Linde-Hampson, Claude and Kapitza cycles were performed. The cycles were modeled in computer environment for various gases including air, nitrogen, oxygen, argon, fluorine, and methane. Thermodynamic performance parameters including liquid yield, liquefaction work, COP, and second law efficiency; and economic parameters including specific product cost and specific energy cost were calculated for all considered cycles and gases. The fraction of the gas that was liquefied (i.e., liquid yield) is determined to be in the range of 0.07 - 0.20, 0.13 - 0.33, 0.22 - 0.26, and 0.09 - 0.1 for simple Linde-Hampson, precooled Linde-Hampson, Claude and Kapitza cycles, respectively. The second law efficiencies are determined to be 0.12 - 0.27, 0.22 - 0.45, 0.76 - 0.82 and 0.43 - 0.46 for the same cycles, respectively. Parametric studies are carried out to investigate effects of compressor inlet temperature, compressor outlet pressure, compressor isothermal efficiency, minimum temperature difference in heat exchanger, and turbine isentropic efficiency on the thermodynamic and economic performance parameters. An economic comparison of the cycles indicates that Kapitza cycle has the highest specific product cost followed by simple Linde-Hampson cycle, precooled Linde-Hampson cycle, and Claude cycle. It also appears that for large scale applications, Claude and precooled Linde-Hampson cycles are most suitable options both thermodynamically and economically. Key words: Cryogenics, gas liquefaction, thermodynamic analysis, economic analysis, Claude cycle, Linde-Hampson cycle
Investigation of the effects of tube geometry in the microfludic device used to generate nanospheres
This study describes polymethylsilsesquioxone (PMSQ) nanospheres formation from microbubble bursting in a 100 µm capillaries embedded combined microfluidic device based on effects of junction angle and flow rate of liquid solution. The understanding of polymer nanosphere generation from microbubble bursting in the device with thin capillaries used could be very useful for many applications, such as cell transplantation in biomedical therapy, advanced therapeutic applications and food industry. The effects of the junction angle (Ø=0° to 60°) between the liquid and gas channels and the gas pressure ratios (50 to 400 kPa) are considered. The digital microscope results indicate that the microbubble size during the bubble generation process generally decreases with the increase of junction angle at the same flow rate and gas pressure. A junction angle of around 60° was figured out as the most efficient angle at which alternating microbubbles are still formed at lower capillary numbers (Ca). In addition, the nanosphere size in the combined microfluidic junction device with 100 µm capillaries decreases as junction angle increases with the same flow and gas pressure conditions. The microbubble formation in the device used in this work depends sinificantly on the gas pressure, and the combined microfluidic junction device with thin capillaries becomes a microbubble generation when N2 gas pressure is greater than 50 kPa.
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