5.931
Arşivlenen Tez
6
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin sınır elemanlar yöntemiyle hesaplanması
Şimdiye kadar kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin hesaplanması için literatürde analitik, deneye dayalı modeller ile sonlu elemanalar gibi sayısal yöntemler yaygın olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada kompozitlerin enine elastisite modüllerinin hesaplanması için kuadratik sınır elemanlar yöntemi sunulmuştur.Sunulan sınır elemanlar formülasyonu E-galss/epoxy, S-glass/epoxy, T300/epoxy ve Boron/epoxy kompozit malzemelerine uygulanmıştır. Sonuçlar analitik Tsai-Hahn modeli çözümleri ile karşılaştırılmıştır. Sunulan formülasyonun kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin hesaplanmasında etkin olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.
Şehir içi doğal gaz hatlarının bilgisayar destekli optimizasyonu
Doğal gazın şehir içerisinde kullanıcıya ulaştırılması için yapılan yatırımlar maliyetli ve bir o kadar da yorucu olduğu gözlemlenmiştir. Gelişen teknolojiye paralel olarak hızla genişleyen şehirlerde, doğal gaz hatlarının ileriye yönelik uygun tasarımının yapılması da zor ve maliyetli olduğu bilinmektedir. Bu bakımdan önemli bir nokta olan doğal gaz hatlarında en uygun boru tasarımının belirlenmesi yatırım maliyetlerini de etkilemektedir. Bu tez kapsamında Uşak ilinde bir mahallede bulunan şebekedeki 100 metrelik hattın öncelikle basınç ölçümleri yapılmıştır. Daha sonra EPDK'nın temel teknik kriterlerine göre uygun çap ve basınç düşümü hesaplamaları GASWorks 9.0 programı yardımıyla 9 farklı metot kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarına en yakın metot belirlenerek, şebeke tasarımı için optimum tasarım parametreleri belirlenmiştir. Sonuç olarak; AGA-IGT Improved metodunun en uygun sonuçları verdiği gözlemlenmiştir. Optimum çap hesaplamalarında, imalatı gerçekleştirilen doğal gaz boru çaplarına göre %36,51-60,32 oranında boru çaplarının azaldığı gözlemlenmiştir.
Ultra süper kritik kazanlı bir termik santralde farklı su/kömür debi oranlarının enerji ve ekserji verimine etkisi
Bu tez kapsamında, Çanakkale ilinde işletmede olan bir ultra süper kritik termik santralin termodinamik analizi yapılmıştır. Sistemde bulanan kazan, türbin, kondenser, kondenser pompasının, deaeratörün, düşük ve yüksek basınçlı ısıtıcıların, kazan besleme suyu pompalarının kazan besleme suyu türbinlerinin ve diğer ekipmanların enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Çalışmada entalpi ve entropi değerleri REFPROP 9.0 programı kullanılarak bulunmuştur. Bu analizde ölü hal şartları için sıcaklık değeri 25 ºC ve basınç değeri 1 bar olarak kabul edilmiştir. 5 farklı su/kömür debi oranlarının (8,8, 8,9, 9, 9,01 ve 9,1) santralin birinci ve ikinci yasa verime etkisi araştırılarak, sistem ve verimi için en uygun su/kömür debi oranı belirlenmiştir. Santralden alınan değişken su/kömür debi oranı verileri ile gerçekleştirilen hesaplamalar sonucunda en çok enerji kaybı denize atılan yoğuşturucuda meydana gelirken, en çok ekserji yıkımı kazanda meydana gelmiştir. Analizi yapılan santralde değişken su/kömür debi oranlarında santralin birinci ve ikinci yasa verimleri incelenmeleri sonucunda işletme şartlarına uygun su/kömür debi oranı 9,0 olduğu tespit edilmiştir.
Thermodynamic analysis and emission assessment of a diesel engine fueled with various fuels
In this study, JIS#2 diesel and BDF100 biodiesel fuels are used to operate the diesel engine at 1800 rpm for with and without after treatment systems. After treatment systems are considered as Diesel Oxidation Catalyst (DOC) and Diesel Particulate Filter (DPF). The silicon carbide (SiC) and cordierite are used as DPF materials. The fuels are used in the diesel engine at 100 Nm, 200 Nm and full load (294 Nm) for without after treatment system test, while they are tested at 100 Nm and 200 Nm engine loads for after treatment systems. The exhaust emissions, particle concentration, soot concentration and specific fuel consumptions of the engine are experimentally evaluated, and the energy, exergy, environmental, enviroeconomic, sustainability, thermoeconomic and exergoeconomic analyses are performed. The biodiesel fuel is 100% biodiesel (BDF100) which is basically obtained from the cooking oil. The fuels are used to operate 4-cylinder, 3L, turbocharged and intercooled diesel engine. Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) is used to measure the size distribution of the engine exhaust emission particles. The measurement of the THC (Total Hydro Carbon), NOx, CO and CO2 exhaust emissions, particle numbers (PN), soot, specific fuel consumptions are conducted during the experiment. It is found from this thesis that (i) Most of the exhaust emissions rates (except NOx) are inversely proportional to engine load. If the engine load increases, the NOx emissions increase too. (ii) The CO2 and NOx emission rates of the biodiesel fuel are generally more than the diesel fuel, while the CO and HC emission rates of the diesel fuel are more than the biodiesel fuel. (iii) The lower heating value (LHV) of the diesel fuel is more than the LHV of the biodiesel fuel. (iv) The specific fuel consumption of the biodiesel fuel is higher than the diesel fuel. (v) The particle concentration of the diesel fuel is higher than the biodiesel fuel. Moreover, the maximum total particle concentrations are calculated at 100 Nm torque for both of the fuel types and the particle concentrations of the fuels are inversely proportional to the engine load. (vi) The soot concentration is inversely proportional to the engine load. Also, the soot concentration of the biodiesel fuel is less than diesel fuel. (vii) The maximum energy efficiency is found for the diesel fuel, while the biodiesel fuel has the minimum rate. (viii) The energy efficiency is directly proportional to the engine load. (ix) The biodiesel fuel has higher exergy efficiency than the diesel fuel at every engine load. (x) The environmental and enviroeconomic parameters are directly proportional to the engine load. (xi) When the DOC is used with cordierite diesel particulate filter, the exhaust emission particle reduction rate is found as 98.57%. If the DOC is used with SiC diesel particulate filter, 99.97% of the exhaust emission particle can be prevented. Despite the fact that there is a little difference, the SiC diesel particulate filter prevents more exhaust emission particle than cordierite. (xii) The biodiesel fuel causes less entropy generation than the diesel fuel for every engine loads and after treatment option (with and without after treatment). The biodiesel fuel is more effective than the diesel fuel in terms of efficiency, environmental and economic aspects. The biodiesel fuel has also less total nanoparticle concentration and entropy generation than the diesel fuel for every engine load and after treatment option (with and without after treatment).
Partikül takviyeli kompozitlerin kırılma tokluğunun belirlenmesi
Kompozit malzemeler, iki ya da daha fazla malzemenin kendi özelliklerinden daha üstün özellikte yeni bir malzeme meydana getirmek için makro seviyede birleşmeleriyle meydana gelirler. Kompozit malzemeler hafiflik, yüksek darbe dayanımı, yüksek korozyon direnci ve yüksek termal özelliklerinden dolayı çoğu mühendislik uygulamasında geleneksel malzemelere alternatif olarak kullanılmaktadırlar. Fiber takviyeli kompozit malzemeler yapılarda en çok kullanılan kompozit malzeme türüdür. Cam, karbon, aramid ve bor lifleri, fiber takviyeli kompozit malzemelerde kullanılan başlıca takviye malzemeleridir. Fakat bu tür doğal olmayan liflerin hem üretim maliyetlerinin fazla olması, hem de üretim sırasında çevreye salınan atıklar bilim adamlarını daha çevreci çözümler araştırmaya itmiştir. Doğal liflerin üretimleri için enerji maliyetlerinin az olması ve üretimleri esnasında doğaya karbon salınmaması onlara çevresel ve ekonomik açıdan avantaj sağlamaktadır. Buna karşın doğal lifler petrol esaslı liflerle kıyaslandığında daha düşük mukavemet değerlerine sahiptirler. Kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmek için kompozit malzemelerin içerisine belirli oranlarda takviye yapılmaktadır. Bunların en göze çarpanı kompozit malzemelerin içerisine partikül takviyesi yapmaktır. Bu çalışmada; seramik partiküllerle takviye edilecek jüt/epoksi tabakalı kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, Mod I, Mod I-II ve Mod II yükleme durumundaki kırılma toklukları ve kırılma enerjileri belirlenmiştir. Bu kapsamda 4,5µ, 9,3µ ve 53µ tanecik büyüklüğünde ve %0, %3, %6 ve %9 takviye oranında silisyum karbür (SiC) partiküller ile takviye edilerek 6 tabakalı jüt/epoksi kompozit plakalar üretilmiştir. Üretilen kompozit plakalardan Compact Tension Shear (CTS) test numuneleri standarda (ASTM) uygun ölçülerde kesilmiştir. Kırılma tokluklarını belirlemek için CTS numuneleri ARCAN test aparatı kullanılarak farklı açılarda (0º, 30º, 45º, 60º ve 90º) çekme testine tabi tutulmuştur. SiC partikül boyutu ve takviye oranının kırılma tokluğuna etkisini daha iyi anlamak için kırılma testleri sonrası, hasarlı numunelerin yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Projedeki bir diğer çalışmada, seramik partikül takviyesine sahip jüt/epoksi kompozit plakaların kırılma toklukları, ANSYS sonlu elemanlar paket programında J-İntegral metodu ile belirlenmiştir. Bunun için farklı oranda ve farklı tanecik büyüklüğü ile takviye edilmiş jüt/epoksi tabakalı kompozitlerin mekanik özellikleri deneysel olarak belirlenmiştir.
Gazlı bezlerin sterilizasyon poşetleri ile ambalajlanması makinesinin tasarımı
Bu tez çalışmasında sağlık sektöründe çok yaygın olarak kullanılan gazlı bezlerin manuel olarak paketlenmesi işlemine yönelik üretimin iyileştirilmesi ve maliyetleri düşürmek için yeni bir makinenin tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Değişen ve gelişen teknoloji, sağlık sektöründe firmaları sağlık sektöründeki uygulamalarda steril ortamın üst seviyeye ulaşılmasını, kısa sürede talebe karşılık vererek, maliyeti düşük ürünlerin ortaya çıkmasını zorunlu hale getirmektedir. Tasarlanan makinede üretilecek ürünler, üretim sonrası sterilizasyon işleminin uygulanıp ameliyathanelerde kullanılacak sarf malzemelerdir. Ambalaj malzemesi sterilizasyon işlemlerine uygun özel bir üründür. Literatür ve piyasa araştırmasında böyle bir makinenin olmaması bu makine tasarımının ve imalatının yapılmasını gerektirmiştir. Tez çalışmasında makine tasarımı yapılırken, öncelikle kullanılan gazlı bez ürünlerinin standartlara uygun steril ürünler verecek şekilde olması ve üretim verimliliğini arttırmak için gerekli kriterler göz önüne alınmıştır. Makinenin tasarımı yapılırken bilgisayar destekli analiz programları ile (Autocad, Solidworks) kullanılmış ve uygun malzeme seçimleri yapılmıştır. Makinede gerekli otomasyon işlemleri yapılarak makinenin imalatı gerçekleştirilmiştir. Tasarımı ve imalatı yapılan makine ile gazlı bezlerin sterilizasyon poşetleri ile ambalajlanması işlemi başarılı bir şekilde yapılabilmiştir.
Polimer matrisli kompozit malzemelerde ilave olarak kullanılan parçacıkların geometrisinin kompozit malzemelerin fiziksel ve mekaniksel özelliklerine etkisinin araştırılması
Polimer matrisli kompozit malzemeler otomotiv, uçak, uzay, savunma, gıda, tekstil sanayi, spor malzemeleri gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Polimer matrisli kompozit malzemelerin dayanım değerlerini artırmak için genellikle takviye elemanı olarak cam, karbon ve aramid gibi elyaflar kullanılmaktadır. Bunun yanında polimer matris malzemelerinin özellikle eğilme dayanımı, rijitlik ve aşınma dayanımı gibi özelliklerinin düşük olmasından dolayı, polimer malzemeler farklı partiküllerle modifiye edilmektedir. Partikül takviyesi polimer malzemelerin fiziksel ve mekaniksel özelliklerini önemli oranda etkilemektedir. Bu çalışmada; cam elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerde ilave parçacık olarak kullanılan Al2O3 - TiO2 seramik tozlarının karışım oranlarının (üç farklı, Al2O3 - %3 TiO2, Al2O3 - %13TiO2, Al2O3–%40TiO2), boyutunun ve geometrisinin üretimi yapılan kompozit malzemelerin fiziksel ve mekaniksel özelliklerine etkisi incelenmiştir. Kompozit malzemelerin üretimi için, takviye olarak 270 gr/m2'lik cam elyaflı dokuma kumaşlar, matris malzemesi olarak Epikote Resin 828 epoksi reçine kullanılmıştır. Al2O3 - TiO2 seramik tozları reçinenin içerisine % 0, %5, %10, %15 katkı oranlarında ilave edilmiştir. Kompozit malzemeler el yatırma yöntemi ile üretilmiştir. Numunelerin fiziksel özelliklerinden kalınlık, elyaf ağırlık oranı, yoğunluk, porozite değerleri ile mekaniksel özelliklerini belirlemek için çekme, eğme, kayma ve çentik darbe deneyleri yapılmıştır. Deneyler ilgili ASTM standartlarına göre yapılmıştır. Çalışmanın sonuçlarına göre; cam elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozit malzemelerin üretimi esnasında reçine matris içine ilave edilen seramik tozların karışım oranları, boyutları ve geometrileri üretilen kompozit malzemelerin fiziksel özelliklerini ve mekaniksel özelliklerini önemli oranda etkilediği tespit edilmiştir.
Dişli üretimde kuvvet modellemesi ve titreşim esaslı hata tespiti
Talaşlı imalat, başta havacılık, enerji, otomotiv ve medikal olmak üzere endüstride bir çok alanda tercih edilen çok yönlü ve hassas üretim yöntemidir. Talaşlı imalatta kesici takımın yüksek performansla istenilen özelliklerde ve maksimum takım ömründe talaş kaldırması istenmektedir. Talaş kaldırma esnasında oluşan kesme kuvveti bileşenlerinin doğru tahmini, kesme gücünün belirlenmesi, işleme hassasiyetinin geliştirilmesi, tezgah titreşimlerinin belirlenmesi ve iş parçası yüzey kalitesi ve geometrik hassasiyetin sağlanması için son derece önemlidir. Bununla beraber, imalatta kullanılan kesici takımların durumlarının izlenmesi, ürün kalitesini, üretimin sürekliliğini ve verimliliğini arttırmak için oldukça önemlidir. Bu çalışma modül freze yardımıyla dişli üretimi esnasında oluşan kesme kuvvetinin belirlenmesi ve kesici takımda oluşan lokal hataların titreşim esaslı durum izleme yöntemleriyle tespitine odaklanmıştır. Kesme kuvveti bileşenlerinin doğru belirlenmesi için öncelikle evolvent profile sahip kesici kenar modellemesi yapılmış ve Kienzle yaklaşımı kullanılarak kesme kuvveti bileşenleri doğru şekilde hesaplamıştır. Ayrıca, kullanılan yöntemin etkinliğini ve doğruluğunu kanıtlamak için farklı kesme koşullarında deneyler yapılmıştır. Sonuçlar kesme kuvveti bileşenlerinin önemli bir doğrulukla tahmin edilebildiğini kanıtlamıştır. Kesici takımın farklı dişlerinde oluşan lokal hataları tespit etmek amacıyla kesme esnasında oluşan titreşimler ivmemetreler yardımıyla toplanmıştır. Elde edilen titreşimlerinin zaman ve frekans bölgesi incelemelerinin yanında, sürekli dalgacık dönüşümü ve sınıflandırıcı algoritmaları kullanılarak takımdaki lokal hatalar tespit edilmiştir.
Somunların soğuk şekillendirme yöntemi ile üretimi esnasında somunlarda meydana gelen hatalar, önleme yöntemleri ve optimum üretim parametrelerinin belirlenmesi
Bağlantı elemanları sektörü de otomotiv, beyaz eşya, makine sanayinin en önemli yan sanayi tedarikçilerinden biridir. Otomotiv, beyaz eşya ve makine sanayinde kullanılan soğuk şekillendirme yöntemi ile üretilen somunların belirlenen kriterlerde ve kalitede üretilmesi önemlidir. Soğuk şekillendirme yöntemi ile üretilen somunlarda meydana gelen hatalar son kullanıcının can ve mal kaybı yaşamasına sebep olabilir. Bu çalışmada soğuk dövme yöntemi ile üretilen somunlarda meydana gelen çatlak hataları incelenmiş bu hataların sebepleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Yapılan araştırmalarda soğuk dövme yöntemi ile üretilen somunlarda gerçekleşen çatlak hataları tane büyümesine bağlı olarak yüzey hatalarının çatlaklara sebep olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca bu çalışmada soğuk dövme yöntemi ile üretilen somunların üretilmesi için optimum üretim parametreleri belirlenmiştir.
Pultruzyon yöntemi ile hibrit kompozit profillerin üretilmesi
Kompozit malzemeler sahip oldukları yüksek dayanım, hafiflik, korozyon direnci, elektriksel ve termal yalıtım özelliklerinden dolayı birçok mühendislik uygulamalarında tercih edilmektedir. Pultruzyon yöntemi, sabit en kesitli kompozit profillerin % 80'ninin üretilmesinde, sağlamış olduğu kolaylıklar ve üstünlüklerden dolayı, tercih edilen bir kompozit malzeme üretim metodudur. Cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin mekaniksel ve fiziksel özellikleri bazı mühendislik uygulamalarında yetersiz kalmaktadır. Uygun maliyetli ve istenilen özelliklere sahip kompozit malzeme üretimi hibritleştirme işlemleri ile gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada; farklı oranlarda cam elyaf ve karbon elyaf fitil takviyesine, farklı oranlarda Al2O3 - TiO2 (87/13) parçacık takviyesine sahip kompozit malzemeler polyester ve vinilester matrisli olmak üzere toplamda 13 farklı tipte üretilmiştir. Pultruzyon yöntemi ile üretilen kompozit I profillerin mekaniksel ve fiziksel özellikleri deneysel olarak araştırılmış ve incelenmiştir. Cam elyaf fitil, karbon elyaf fitil, cam elyaf sürekli keçe, hibrit karbon kumaş ve Al2O3 - TiO2 (87/13) toz kompozit I profillerin üretiminde takviye elemanı olarak kullanılmıştır. Matris malzemesi olarak IR 355 izoftalik polyester ve PV 300 vinilester reçine kullanılmıştır. Pultruzyon yöntemi ile üretilen kompozit I profillerin mekaniksel özellikleri çekme, basma, tam kesit eğme, üç nokta eğme, kısa kiriş katmanlar arası kayma, yataklama dayanımı, İzod çentik darbe, V çentik kayma, Barcol sertlik deneyleri ile ve ayrıca fiziksel özellikleri plastikler için su emme, kalsinasyon, yanmazlık deneyleri ile ilgili ASTM, EN ISO ve TS standartlarına göre belirlenmiştir. Kompozit I profillerin üretiminde kullanılan takviye elemanı konfigürasyonu ve oryantasyonu, hibritleştirme miktarları, parçacık takviyesi oranı ve matris malzemesi cinsinin kompozit I profilin mekaniksel ve fiziksel özelliklerini önemli ölçüde etkilediği deneysel çalışmalar sonucunda belirlenmiştir.
Dizel motor egzoz supabında termomekanik gerilmelerin modellenmesi ve hasarlı supapların analizi
Ülkemizde demiryolu sektöründe çalışan dizel motorlu lokomotiflerde son yıllarda çok fazla supap arızasından dolayı çeşitli motor arızaları, malzeme ve işçilik masraflarının meydana geldiği görülmüştür. Enerji dönüşümünün gerçekleştiği dizel ve benzinli motorlarda yanma odası ve elemanları yüksek sıcaklık ve basınca uğramaktadırlar. Yanma işlemi sonucu oluşan termal şok, basınç ve yanmış gazların olumsuz etkileri supaplarda deformasyona ve aşınmaya sebep olacağı açıktır. Bu aşınmalar nedeniyle bir süre sonra malzemenin mekanik ömrü azalacağından, motorda yakıt tüketimi artışı, yavaş yavaş performans düşüklüğü, ve emisyon değerlerinde kötüleşme görülür. Bu çalışmada, bir lokomotifin dizel motoruna ait kritik bir parçası olan egzoz supabında oluşan termo mekanik gerilmeler modellenerek gerilme analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar ile deneysel çalışmalardan alınan hasar analizi verileri karşılaştırılarak parçada meydana gelen hasarın erozyon korozyon aşınmasından olduğu tespit edilmiştir. Varılan sonuca göre hasar oluşumunu önlemek veya geciktirmek için alternatif çözüm önerileri sunulmuştur.
Su kaynaklı ısı pompalarında nanopartikül kullanımınınısıl performansa etkisi
Bu çalışmada, su kaynaklı bir ısı pompası tasarlanmış, üretilmiş ve test edilmiştir. Sisteme Al2O3 nanopartikülü ilave edilerek enerji ve ekserji performansına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Deney verilerine bağlı olarak, ısı pompası ünitesi ve tüm sistemin her bir parçası için enerji analizi ve ekserji analizi yapılmıştır. 10 oC, 11 oC ve 12 oC kaynak sıcaklıklarında kompresörde POE yağı kullanılan sistem ile kompresörde POE+Al2O3 karışımı yağ kullanan sistemin enerji ve ekserji verimleri deneysel olarak karşılaştırılmıştır. POE yağlı sistemin 10 oC, 11 oC ve 12 oC kaynak sıcaklıkları için ısı pompası ünitesi enerji performans katsayısı değerleri sırasıyla 4,20, 4,24 ve 4,31 olarak hesaplanırken tüm sistem için sırasıyla 2,63, 2,90 ve 2,93 olarak hesaplanmıştır. Benzer şekilde, POE+Al2O3 karışımı yağlı sistemin 10 oC, 11 oC ve 12 oC kaynak sıcaklıkları için ısı pompası ünitesi enerji performans katsayısı değerleri sırasıyla 3,92, 3,95 ve 3,98 olarak hesaplanırken tüm sistem için sırasıyla 2,34, 2,36 ve 2,54 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, Al2O3 nanopartikülü ısı pompası performansını bir miktar düşürmektedir.
Elyaf takviyeli kompozit malzemelerde üretim parametrelerinin malzemenin mekaniksel ve fiziksel özelliklerine etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında el yatırma yöntemi ile üretimi yapılan elyaf takviyeli kompozit malzemelerde üretim parametrelerinin malzemenin mekaniksel ve fiziksel özelliklerine etkisi incelenmiştir. Kompozit malzemelerin üretiminde 4 farklı dokuma kumaş yoğunluğuna sahip cam elyaflı dokuma kumaşlar (200gr/m2, 300gr/m2, 500gr/m2, 800gr/m2) ve epoksi reçine kullanılarak hibrit ve hibrit olmayan kompozit malzemelerin üretimleri yapılmıştır. Yapılan deneylerin ve testlerin sonuçlarına göre; üretim parametrelerinin kompozit malzemelerin mekaniksel ve fiziksel özelliklerini önemli oranda etkilediği tespit edilmiştir.
Hidrolik pompalarda cuo nanopartikül kullanımının enerji performansına etkisinin araştırılması
Hidrolik, bir akışkanın gücünü kullanarak, bu gücü enerji çeşitlerine çevirmemizi sağlayan sistemler bütünüdür. İş makinalarının hareketlerinin, taşıtların fren ve direksiyon işlevlerinin, imalat ve üretim sektöründeki bir presin çalışmasının sağlanması gibi daha sayamadığımız birçok alanda hidrolik sistemler kullanılmaktadır. Her sistemde olduğu gibi hidrolik sistemde de verimlilik önemlidir. Hidrolik sistemler kapalı devre akışlı sistemler olup sistemin en önemli unsurları pahalı olmaları sebebiyle pompalar ile ekipmanların yağlama görevini yerine getirmesi ve güç üretimi sebebiyle de hidrolik yağlardır. Günümüz de gelişen teknoloji ile pompaların verimi artırılmış, fakat bunun sonucu olarak dayanımları azaltılmıştır. Pompaların ömürlerini artırmanın yolu ise, kaliteli yağ kullanımı ile olmaktadır. Her geçen gün yağ firmaları hidrolik sistemin verimlerini artırmaya yönelik sürekli çalışmalar yapmakta olup katkı maddeleri kullanmakta ve onları geliştirmektedirler [1-5]. Bu çalışmada, nanoteknoloji kullanılarak hidrolik sistemlerde oluşabilecek arızalarından kaynaklı sistemlerin duruş sürelerini azaltmak, pompa ve yardımcı ekipmanların çalışma ömürlerini artırmak, hidrolik yağın ve enerji verimliliğinin artırılması hedeflenmektedir.
Toprak hava ısı değiştiricili hibrit bir ısı pompasının termodinamik analizi
Bu çalışmada, toprak hava ısı değiştiricili bir ısı tasarımı yapılmış ve üretilmiştir. Hibrit sistem ile geleneksel hava kaynaklı ısı pompasının ısıtma performans katsayısı ve ekserji verimi benzer çevre kış şartlarında deneysel olarak karşılaştırılmıştır. sonuş olarak, geliştirilen hibrit sistemin enerji performans katsayısını maksimum %13,87, minimum %11,37 arttırdığı, ekserki performansını ise maksimum %34, minimum %26 arttırdığı deneysel olarak gözlemlenmiştir.
Termosifon ısı borularında nano akışkan kullanımının performansa etkisinin termodinamik olarak incelenmesi
Bu çalışmada, kloroform (CHCI3) çalışma akışkanlı su ısıtma amaçlı termosifon tip ısı borusunda ağırlıkça %0,001 ilave edilen CuO nano partikül kullanımının enerji ve ekserji performansına etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. 10 lt/h, 20 lt/h ve 30 lt/h soğutma suyu debisi olmak üzere 3 farklı debi ve 200 W, 300 W, 400 W, 500 W, 800 W ve 1000 W ısıtıcı gücü olmak üzere 6 farklı ısıtıcı gücü için deneyler yapılmıştır. CuO nano partikülü, 10 lt/h soğutma suyu debisinde 800 W ısıtıcı gücü için enerji ve ekserji verimini arttırırken, 20 lt/h soğutma suyu debisinde 500 W ısıtıcı gücü için enerji verimini, 500 W, 800 W ve 1000 W ısıtıcı güçlerinde ekserji verimi artırmıştır. CuO nano partikülü, 30 lt/h soğutma suyu debisinde 400 W, 500 W ve 1000 W ısıtıcı güçlerinde enerji verimini arttırırken, tüm ısıtıcı güçlerinde ekserji verimi azaltmıştır.
Difuzyon absorpsiyon soğutma sistemlerinde nanopartikül kullanımının ısıl performansa etkisi
Bu tez kapsamında, çalışma akışkanı olarak amonyak-su-helyum (NH3-H2O-He) ve ısı kaynağı olarak elektrikli rezistans kullanan difüzyon absorpsiyonlu soğutma(DAR) sisteminde bakır oksit (CuO) ve titanyum dioksit (TiO2) nano partikülünün enerji ve ekserji performansına etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Sisteme 110 ml amonyak su çözeltisine amonyak su derşiminin ağırlıkça % 0,68'i olan 0,66 gr CuO ve TiO2 nano partikülü eklenmiştir. En yüksek enerji verimi 0,377 olarakNH3-H2O-He+TiO2çalışma akışkanlı sistemde elde edilirken, en düşük enerji verimi 0,226 olarakNH3-H2O-Heçalışma akışkanlı sistemden elde edilmiştir. Enerji veriminin aksine, en yüksek ekserji verimi 0,701 olarak NH3-H2O-He çalışma akışkanlı sistemde hesaplanırken, en düşük ekserji verimi0,597 olarak NH3-H2O-He+TiO2çalışma akışkanlı sistemde hesaplanmıştır. Sonuç olarak, CuO ve TiO2 nano partiküllerinin enerji verimini sırasıyla %13,32 ve %66,75 arttırdığı, enerji veriminin aksine CuO ve TiO2 nano partiküllerinin ekserji verimini sırasıyla % 3,42 ve % 17,53 azalttığı gözlemlenmiştir.
Bir jeotermal santralde atık ısının termoelektrik jeneratörlerle geri kazanılması, sistem kurulması ve performansının değerlendirilmesi
Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve değerlendirmesi zaman geçtikçe önem kazanmaktadır. Jeotermal enerji dünyamızdaki en önemli yenilenebilir ve en kullanışlı enerji kaynaklarımızdandır. Jeotermal enerjiden elektrik üretimi, sera, konut ısıtma ve kurutma fabrikaları gibi birçok alanda faydalanılmaktadır. Jeotermal santraller ülkemizde yerli sermaye olduğu için hızla sayıları artmakta ülke ekonomisine büyük katkıları olmaktadır. Bütün dünyanın en önemli ihtiyacı olan enerjinin en ucuz ve en verimli şekilde üretilmesi çok önemlidir. Bütün santrallerde verimlilik ne kadar geliştirilirse geliştirilsin, iyileştirmeler yapılsın yine de halen üretim yapılabilecek enerji kaynakları bulunmaktadır. Jeotermal santrallerde de verim oranı %12 ler civarındadır. Bizim santralimizde enjeksiyon kuyularına giden veya seperatör sistemlerinde blöf amaçlı olan 99-100 C civarında sıcak su, sistemin soğutulması için 20-25 C civarında soğuk su mevcuttur. Bu atıl olan iki enerji kaynağını kullanarak peltıer sistemi ile enerji üreterek aküde depolama sonrası gece aydınlatılabilmesi konusu incelenmiştir. Bu sayede geceleri santralin iç ihtiyacını elektrik tüketiminin azaltılması planlanmıştır. Ayrıca sistem termodinamiğin 1. Ve 2. Yasası ile de incelenmiştir. Yapılan incelemede sistemlere ait enerji ekserji verimleri aşağıdaki gibidir; Birinci peltier sisteminin enerji verimi %0,0019 bulunmuştur. Sistemin ekserji verimi ise %98,91 olarak bulunmuştur. İkinci peltier sisteminin enerji verimi %0,00194 bulunmuştur. Sistemin ekserji verimi ise %98,776 olarak bulunmuştur. Yapılan bir diğer incelemede ise sistemlere ait yüzey sıcaklıkları ısı transferi ile analiz edilmiştir sonuçlar aşağıdaki gibidir; Birinci sistemin incelemelerinde sıcak akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 94,121°C'dir. Bu sıcak akışkanın iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 92,310°C'dir. Birinci sistemin incelemelerinde soğuk akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 28,448°C'dir. Bu soğuk akışkanın peltiere temas ettiği noktadaki iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 28,054°C'dir. İkinci sistemin incelemelerinde sıcak akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 93,744°C'dir. Bu sıcak akışkanın iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 91,703°C'dir. İkinci sistemin incelemelerinde soğuk akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 28,605°C'dir. Bu soğuk akışkanın peltiere temas ettiği noktadaki iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 28,075°C'dir. Çıkan sonuçlar sistemin ölçü aletleri ile doğrulama yapmak için kontrol edildiğinde birbirleri ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda birinci üniteden 0,04699 kWh ikinci üniteden 0,0462 kWh elektrik üretimi sağlanmıştır. Bu üretimlerle ilk kurulum maliyetleri yedi yıl gibi bir sürede geri dönüş sağlamaktadır. Akü ve ınverter sistemi daha fazla peltier sistemi kurulup elektrik üretilmesi için uygundur. Bu da ilk kurulum maliyetinin daha fazla elektrik üretilmesi nedeniyle daha kısa sürede geri dönmesini sağlayacaktır.
Taşınabilir bir evaporatif soğutucunun enerji ve ekserji analizi
Evaporatif soğutma sistemleri, kuru iklime sahip olan bölgeler ve nem oranı düşük olan bölgelerde kullanışı olan iklimlendirme sistemleridir. Çevreye herhangi bir zararı olmadığı için çevreye zararı olmayan bir iklimlendirme sistemidir. Bu çalışmada, taşınabilir bir evaporatif soğutucunun değişik metot ve parametrelere göre verim analizi yapılmıştır. Deneyler, Uşak iklim koşulları altında Mayıs-Haziran aylarında yapılmıştır. Evaporatif soğutucunun giriş ve çıkışında kuru termometre sıcaklığı ve bağıl nem değerleri ölçülmüş ve evaporatif soğutucu için nemlendirici verimi hesaplanmıştır. Ayrıca taşınabilir evaporatif soğutucunun giriş ve çıkış şartları psikrometrik diyagram üzerinde gösterilmiştir. Uşak'ta kuru iklim hakim olduğu için kuru sıcaklık yüksek bağıl nem oranı düşük çıkmıştır. Dış ortam bağıl nem ve kuru termometre sıcaklığı ile soğutucu çıkışındaki kuru termometre sıcaklığı ve iç ortam bağıl nem farkının enerji , ekserji verimi üzerine etkisi incelenmiştir. Evaporatif soğutucunun, iç ortam kuru termometre sıcaklığını ortalama 6 °C düşürdüğü tespit edilmiştir. Evaporatif soğutmanın sıcak ve kuru iklime sahip Uşak konfor şartlarını sağlayacak düzeyde olduğu ve düşük enerji tüketimleri ile yazın enerji sorununa olumlu katkı sağlayabilecekleri görülmüştür.
Enhanced thermodynamic analysis and assessment of a cogeneration system for a ceramic factory
In the ceramic industry, which has energy-intensive processes such as drying, firing, heating, the energy cost can exceed 35% of the total production cost. Especially with rising energy costs due to the import of almost all fuels such as natural gas and petroleum, the power of companies in the country to compete in global markets is decreasing. In addition, the effects of inorganic raw materials used in these processes and natural gas consumed on the environment are increasing every day. In general, it is observed that the components that lead to inefficiency cannot be detected because energy studies are not carried out effectively in this industry. Faced with such a cost and environmental impact, company executives ignore component irreversibilities, as they evaluate industry as a whole. Today, various energy recovery systems are applied, especially for the ceramic industry, which has drying processes. However, there is still no conclusive decision regarding the implementation of the gas turbine cogeneration system thermodynamically and economically. In this thesis, besides the exergy, exergoeconomic and exergoeconomic analysis of the cogeneration system modeled for a ceramic factory located in Uşak Organized Industrial Zone, the application of advanced exergy, advanced exergoeconomic and advanced environmental analysis is carried out for five different dead state temperatures. In addition, using the "Net Present Value" method for the cogeneration system to be invested, profitability analysis is made and the breakeven point of the investment is determined. According to conventional exergy, exergoeconomic and exergoeconomic analysis, the improvement potential of the combustion chamber, which has the highest exergy destruction, exergy cost rate and exergetic environmental impact rate among components, respectively, is considered to be higher than other components. However, according to advanced exergy, exergoeconomic and exergoeconomic analysis, the avoidable exergy destruction value, avoidable exergy destruction cost rate and avoidable environmental impact rate of wall tile and ground tile dryers are found to be higher than other components. Therefore, the improvement potential of wall and floor tile dryers can be said to be higher than that of the combustion chamber in all three analyses. It is also understood that more focus should be placed on wall and floor tile dryers. In addition, more than 90% of the total exergy destruction value of the cogeneration system, more than 96% of the total exergy destruction cost rate and more than 96% of the total environmental impact rate are due to irreversibilities occurring in the components themselves. Therefore, it can be said that the interaction between the components is exergetic, economical and environmentally weak. According to the Net Current Value method, the gas turbine cogeneration system reaches breakeven point in 13 years, while the total gain it provides over its life time is $562148.
Theoretical, experimental and numerical analysis of horizontal earth-air heat exchanger
Earth-air heat exchangers (EAHXs) are a highly efficient renewable energy technology system. This system use the ground as a heat supplier in the winter seasons or as a heat absorb in the summer seasons. So we can use (EAHXs) to decrease heating or cooling loads by pre-conditioning supply air in underground pipes. This is useful to reduce the energy demand of buildings. This study was focused on the development of a design model, which is largely used by engineers for the purpose of calculating heating or cooling loads in the design of buildings. This model can also be used for all cities of Turkey after the introduction of the correct values for the weather and soil where the earth air heat exchanger is used. The model used has been built at the University of Uşak in Turkey at altitude 38° 31′ 26″ North, longitude 29° 20′ 31″ East , for the purpose of experimental data. These data was taken for two months in the summer season and two months in the winter season. After that the results was compared theoretically and numerically and showed a high accuracy. For the purpose of numerical analysis we used in this study the (CFD ANSYS FLUENT) software package v. 17 and 19. Also the study investigated theoretically and numerically the effect of design parameters on horizontal earth air heat exchanger performance like the pipe diameter, the flow rate of fluid in the pipe, the length of pipe and the depth of underground heat exchanger. Finally we calculated the outlet temperature theoretically and numerically by using two different materials like (PVC and HDPE) as a case study to compare the results with the material being studied, which is galvanized steel.
İçten yanmalı motorlarda farklı egzoz arıtma sistemlerinin yakıt emisyonları üzerine etkisinin incelenmesi
İçten yanmalı motorlardan kaynaklanan egzoz emisyonlarının, insan sağlığı ve çevre kirliliği üzerine olumsuz etkileri bulunmaktadır. Bu olumsuz etkilerin azaltılması için getirilen katı kısıtlamalar otomotiv maliyetleri üzerinde büyük etki oluşturmaktadır. Egzoz emisyonlarını iyileştirme sistemlerinin %100 yeterli olmaması ve taşıt maliyetleri üzerine yaptığı olumsuz etkiler, egzoz iyileştirme sistemleri üzerine yapılan çalışmalara yoğunlaşmaya sebep olmaktadır. Bu çalışmada atık bor katkılı ve atık hammaddelerden oluşan, açık hücreli jeopolimer filtreler üretilmiştir. Üretilen filtreler, içten yanmalı dizel motorunun egzoz hattına egzoz iyileştirme sistemi olarak yerleştirilmiştir. Bor katkılı egzoz iyileştirme sistemlerinin içten yanmalı dizel motorun farklı yük ve devir sayısı altında egzoz emisyonlarını iyileştirme seviyelerinin ölçülebilmesi için, içten yanmalı dizel motor 50 Nm, 75 Nm, 100 Nm torklarında ve 1500 rpm, 1700 rpm, 1900 rpm motor devirlerinde çalıştırılmıştır. Egzoz emisyon sonuçları, egzoz iyileştirme sistemine filtre takılı olmadan çalışma durumu ve motorun orijinal egzoz iyileştirme sistemi takılı olduğu durum olmak üzere iki farklı çalışma durumlarına göre karşılaştırmaları yapılmıştır. Enerji, ekserji, sürdürülebilirlik, termoekonomik ve eksergoekonomik analizlerle çevresel ve çevresel-ekonomik analizler gibi genişletilmiş termodinamik analizler uygulanmıştır. Gözenekli yapıya sahip, katalizör malzemeler içeren, basınca ve sıcaklığa dayanıklı, kolay uygulanabilir, düşük maliyetli ve atık hammaddelerden yapılabilir olan bor katkılı jeopolimer malzemelerin otomotiv endüstrisindeki egzoz arıtma sistemlerine alternatif olabileceği tespit edilmiştir.
Polimer matrisli kompozit malzemelerin modern kaplama yöntemleri ile kaplanabilirliğinin incelenmesi
Bu çalışmada, pultrüzyon ve el yatırma yöntemleriyle ile imalatı yapılan kompozit malzemelerin alev sprey kaplama yöntemi ile kaplanmasında kaplama özelliklerinin incelenmesi yapılmıştır. Kaplama yapılacak olan pultrüzyon yöntemi ile imalatları yapılan kompozit lama profillerinin imalatında sürekli cam elyafı ve matris malzemesi olarak polyester reçine kullanılmıştır. Kaplama yapılacak olan el yatırma yöntem ile kompozit malzemelerin imalatında farklı elyaf yoğunluklarına sahip (200, 300 ve 500 g/m2) cam elyaflı ve 245 g/m2 karbon dokuma kumaşlar ve matris malzemesi olarak epoksi reçine kullanılmıştır. Kaplama yapılacak olan numuneler profillerden elmas disk testere yardımıyla planyada kesilerek hazırlanmıştır. Plaka şeklindeki kompozit malzemelere alev sprey kaplama yöntemi ile Al2O3, Al2O3+TiO2, Cr2O3+SiO2+TiO2, Cr2O3+TiO2 seramik tozların kaplama işlemleri yapılmıştır. Kaplama yapılan malzemelerin kaplama kalitesini incelemek için standartlara uygun numuneler hazırlanıp mikroyapı incelemeleri, sertlik ölçümleri, yüzey pürüzlülüğü ölçümleri ve yapışma mukavameti değerlerinin tespiti için deneyler yapılmıştır. Numunelerin mikroyapı incelemeleri optik ve SEM mikroskobunda yapılmıştır. Kaplamaların porozite miktarlarının ölçümleri, optik mikroskopta bulunan Clemex görüntü analiz programı ile yapılmıştır. Kaplamaların mikrosertlik değerleri mikro sertlik ölçme cihazında ölçülmüştür. Numunelerin yapışma mukavemetleri, ASTM C-63 standardına göre çekme deneyi cihazında belirlenmiştir. Kaplama yapılan kompozit malzemenin özelliklerinin kaplama kalitesini etkilediği belirlenmiştir. En yüksek yapışma mukavemeti değeri polyester kompozit malzeme üzerine yapılan Al2O3+TiO2 kaplamada elde edilmiştir. Özellikle Al2O3+TiO2 malzemesinin kaplama malzemesi olarak kullanıldığı kompozit malzemede yapışma mukavemetine önemli etki ettiği gözlemlenmiştir. Porozite miktarı yüksek olan kaplamaların sertlik değerleri ve yapışma mukavemeti değerleri düşük meydana gelmiştir.
Farklı elyaflarla takviye edilmiş demiryolu hibrit beton kompozit traverslerinin mekanik özelliklerinin ve kırılma davranışlarının araştırılması
Bu çalışma, geleceğin taşımacılık altyapısı için çeşitli cam elyaf takviyeli kompozit ürünlerle donatılan demiryolu beton traverslerinin performansını incelemektedir. Amacı, konvansiyonel öngerilmeli beton traverslerin mukavemet değerlerine ulaşarak milli ve daha düşük maliyetli ürünler geliştirmektir. Çalışma kapsamında cam elyaf takviyeli dokuma kumaş, keçe kumaş, kesik elyaf katkılar ve dairesel çubuklar kullanılarak üretilen test numuneleri incelenmiştir. Test ve analizler, bu numunelerin öngermeli beton traversler için gerekli kriterleri karşılamadığını göstermiştir ama cam elyaf dairesel çubukların fayda-maliyet açısından en yüksek verime sahip olduğu belirlenmiştir. Bu çubukların ebatları, beton dökümü sırasındaki dizilişleri ve beton karışım oranları üzerine daha fazla çalışma yapılmasının, geleceğin taşımacılık altyapısı için milli, daha düşük maliyetli ve daha uzun ömürlü ürünler geliştirilmesine katkı sağlayacağı öngörülmektedir. Çalışmada TCDD Afyon Beton Travers Fabrikası'nda B70 tipi beton travers kalıpları ve küp numunesi hazırlama kalıpları kullanılarak farklı donatılar içeren beton travers ve test numuneleri üretilmiş ve bu numuneler üzerinde basınç testi ve üç nokta mesnet deneyleri yapılmıştır. Üretilen numunelerin sonuçları, fabrikada üretilen geleneksel B70 tipi demiryolu beton traverslerinin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Üretim sırasında hem küp numunelerinde hem de imal edilen beton traverslerde mevcut beton reçetesi kullanılmıştır. Bu çalışmalar, daha düşük maliyetli ve daha uzun ömürlü demiryolu beton traverslerinin geliştirilmesi için önemli bir adım olarak değerlendirilmiştir.
Design and analysis of harmonic drive gear system
This work incorporates sections on academic research, design, and numerical analysis of the Flex Spline, which is a component of the Harmonic Drive gear. The objective of this research is to minimize the Flex Spline component's both values of stress and weight while increasing the value of torque capacity by using an anisotropic composite material. Firstly, steel analysis was carried out for validation, and sample data from a reference work was used to validate the analysis results. Following that, the hybrid Flex Spline design was initiated, with composite material and adhesive resin utilized for bonding purposes. The composite materials were chosen to be carbon fiber and glass fiber, and the analytical findings were compared. Also, the adhesive bonding thickness was changed to evaluate the effects and the stress values were compared. Finally, the composite material was added while maintaining the steel rim thickness constant, and the results were compared to pure steel flex spline. The studies were carried out in two-dimensional static mode, using first and second order reduced integration. The values of the von Mises stress, plastic deformation, reaction force, contact stress, delamination, and natural frequency were examined. As a consequence of this working torque capacity increased by 20 % while stress values, contact force, and weight have decreased by 13.7 %, 11.3 %, and 38,5 % respectively thanks to the Hybrid Flex Spline.
Haptics-in-motion: Enhancing mixed reality workspace with dynamic encountered-type haptic display modules
Mixed reality setups with encountered-type haptic display (ETHD) can be categorized as grounded and ungrounded. Generally, grounded setups provide higher quality haptic feedback limited with smaller workspace as compared to ungrounded setups. An approach is to carry haptic modules on agile positioners. In this work, we present an immersive mixed reality setup, in which two haptic modules provide ETHD with combinations of textures and compliances. Also, a simple game is implemented to observe haptic perception. Haptic modules that match the desired texture with the desired compliance are loaded to two 2 m apart 2 m long linear positioners. Firstly, two boxes with different virtual texture-haptic compliance combinations are presented to participants repeatedly to test whether touch or vision is trusted while determining softness. Results showed that touch is preferred. Secondly, whether compliance affects the perception of textures is examined by asking participants to match three boxes (colored, textured) with three boxes on the opposite side (plain, identical) in VR according to haptic perception. Two sets of data, one with constant low compliance and one with high, were collected. Results yielded that participants distinguish textures on lower compliance more successfully. Lastly, the game is played with different compliance-texture combinations simulating six boxes on each side. It is observed that even though the success rate decreased due to the higher complexity of the task compared to the second experiment, participants expressed a higher level of entertainment. The setup enables natural encounters with different compliance-texture combinations and users responded positively about the entertainment and immersiveness of mixed reality experience with the setup.
Conventional and future prediction methods for turbine design parameters in drinking water and irrigation pipelines
This thesis aims to pioneer the utilization of untapped energy in water supply and irrigation canal lines by installing hydroelectric power plants (HEPP) with pressure reducing valves. The study presents work conducted on HEPP installation using inline pipe turbine systems on the P11 Pumping Water Conveyance Line in the Izmir region and the Akbaş HES Irrigation Canal in the Denizli region. The efforts include feasibility studies based on existing datasets and future time predictions to determine turbine characteristic values. Flow rate-time series for both pipelines were organized on a daily and hourly basis. Traditional methods were employed to transition from the time domain to the frequency domain, resulting in the creation of flow-duration curves. Design flow rate values were determined from these curves, leading to the selection of a Pelton turbine for Denizli and a Francis turbine for Izmir. The financial return to the investor and the annual energy production capacity of the system were calculated based on the design flow rate and head values determined through traditional methods. LSTM and GRU models in artificial intelligence were utilized to forecast future time series by analyzing historical data, providing insights into the historical impact on turbine design and production values. Predictions indicate an increase in flow rate and profit for the P11 Line over the next year, while the Akbaş Line exhibits a decrease in flow rate and profit in the feasibility study conducted with hourly data, and a decrease in flow with an increase in profit conducted with daily data.
Computational investigation of drag and settling behavior of micro-meso plastic particles
Plastic particles are commonly observed within fluid mediums across various natural and industrial processes. Their movement and behavior, from river sedimentation to erosion, ocean deposition, and fluidized bed particle transport, present several instances. Understanding the drag coefficient and settling velocity of these particles is vital for practical applications. This research investigates the settling behavior of spherical/non-spherical regular plastic particles through both numerical simulations and experiments conducted in a 2500 mm height and diameter of 300 mm cylindrical water test column. High-speed cameras record particle movement at a frame of 50 fps, focusing on various particle shapes including box-shaped prisms, cylinders, half cylinders, spheres, and spherical sectors. Results from the numerical simulations are validated with experimental findings and, the applicability of the numerical approach beyond controlled experimental settings demonstrated. The numerical results exhibit a maximum deviation of 17% from the experimental data. Possible factors contributing to this variation are explored and discussed.
Forming metal sheets in pure shear
Flexible metal forming studies aim to develop sustainable processes with low tool dependency. There are different ways to make a process flexible. This thesis combines different mechanics and presents a new application. The pure shear forming process contains novel mechanics that form sheet metal without thickness change. This thesis aims to develop a novel, sustainable process that can achieve sheet metal forming with no thickness change by changing only the in-plane geometry of the workpiece. The possibility is studied within the thesis with process and test design and supported with finite element analysis. Lastly, physical trials are conducted and compared with the analysis results.
Interaction of a flying robot with a human agent for transportation task
This thesis focuses on physical human-robot interaction, emphasizing coordinated movements to achieve assigned tasks, particularly in a scenario where a quadcopter is connected to a human-controlled payload. The primary goal is to perform precise tracking control of the robot's 3D position while maintaining tether tension. The thesis outlines system characteristics and a control framework, also applied in human motor learning experiments using assistive and resistive force strategies. The robot is expected to follow the human agent in synchrony. Force strategies enhance motor learning, with the resistive strategy having a more significant impact.
Machine learning based performance prediction of variable speed hydraulic turbines
Francis type turbines are reaction type hydraulic turbines widely used for energy production in the modern world. These turbines are designed to operate for many years, and thus, having a high hydraulic efficiency is of great importance. Digital twin is a digital form of a real system in a digital environment and the digital form make it possible to see the real system behaviour in digital environment. Tools such as CFD and machine learning are frequently used to create this digital replica. The digital twin structure allows the prediction of a turbine's efficiency and flow parameters under varying conditions in hydroelectric power plants. Within the scope of this thesis, CFD analyses were conducted to examine the variations in hydraulic efficiency, flow rate, and other parameters of an existing Francis-type model test turbine under different operating conditions. To validate the CFD results, a comparison was made with the existing experimental data. Synthetic data was generated through the CFD analyses to train machine learning models. Data obtained from 100 CFD analyses under different angular velocity, head, and flow rate conditions were used to train two distinct machine learning models, thus creating a digital twin structure. Trained ANN and ANFIS models were employed to predict efficiency and flow rate under different angular velocity, head, and flow rate conditions. The discussion also included considerations on optimizing efficiency by adjusting the turbine's angular velocity, particularly in response to varying flow rates and head levels in hydroelectric power plants. Keywords: ANN, ANFIS, CFD, Francis Turbine, Hydraulic Turbine
Brain-inspired robot navigation using reinforcement learning with hippocampal and striatal contributions
This study investigates the dual-system theory of navigation by developing brain-inspired "digital behavioral twins" of a mobile robot. We implemented two reinforcement learning (RL) agents in a simulated double H-maze: a Deep Q-Network (DQN) to emulate the striatal model-free (egocentric) system, and a Proximal Policy Optimization (PPO) agent for the hippocampal model-based (allocentric) system. We systematically tuned hyperparameters analogous to neuromodulators (e.g., discount factor, exploration) and evaluated navigation strategies using a probe trial paradigm where the robot's starting position was changed after training. Our results show that the DQN agent defaults to a rigid, habitual strategy, failing the probe trial. In contrast, the PPO agent develops a flexible, allocentric cognitive map, successfully navigating from the new starting point. Crucially, specific hyperparameter tuning reproduced behaviors analogous to clinical profiles: a myopic, hyper-exploratory DQN mirrored traits of ADHD, while a PPO with a less robust map showed cue-dependency akin to ASD. This work establishes a powerful computational testbed for linking RL mechanisms to the neural underpinnings of navigation and offers a novel yet minimal framework for investigating navigational deficits in neuropsychiatric disorders.
Predicting fatigue life of a mount of a device with shock absorber
All aircraft operate under vibration loads and these loads cause vibration-induced fatigue damage to the parts. Fatigue damages are dangerous because they occur suddenly without giving a warning before, for this reason they need to be carefully analyzed. In the analysis, especially the natural frequencies and dampings must be determined correctly, because when the vibration loads match with the natural frequencies, resonance is observed and this reduces the life of the part. In this thesis, the fatigue life of a mount of device with shock absorber is investigated. Flight tests were carried out in real flight scenarios to provide an input for the analysis. A modal test was performed to model the shock absorbers correctly. Vibration test was performed to prove the accuracy of the prepared finite element model and to determine the damping ratios. Fatigue analyses were performed in frequency domain with a commercial software, nCode, and the accuracy of the analysis was proven by the test.
Immersed boundary method for rotorcraft aerodynamics using openFOAM
The rotorcraft CFD literature review showed that efficient, easy to apply, and computationally less expensive methods are still a need for the design and performance predictions of rotorcraft. Immersed Boundary Method (IBM) and Virtual Blade Model (VBM) based simulations have the potential to minimize the user input and computational expense while providing reasonably accurate results. Distinctive property of the IBM method is that, the whole simulation is run on a Cartesian grid that does not conform to the solid boundary. So that, in order to define the boundary conditions, the governing equations near solid boundaries are modified. Virtual Blade Model is a validated and verified way of modeling the aerodynamics of the rotors. It provides the benefit of using Navier-Stokes equations, instead of wake modeling, without being computationally expensive. In this work, an IBM code from a different study and VBM is integrated in the finite volume based Navier-Stokes solver Open Field Operation and Manipulation (OpenFOAM) platform specifically for rotorcraft simulations. The integrated code is verified and validated with the extensively studied wind tunnel experiment of a rotorcraft in forward flight. Finally, the result is compared and discussed against body conformal methods. Although some differences are observed, it is concluded that the results are on par with the body-conformal methods.
A dummy head and neck model for both frontal and rear impacts
Dummies are calibrated test instruments used to measure human injury potential and determine dynamic behaviour of anatomical parts of the human in vehicle crashes.There are seperate dummies available for frontal and rear impacts.The problem is that rear impact dummies couldn't be used for frontal ones and vice versa.In this work, a multi body dummy head-neck model which could be used for rear impacts as well as frontal impacts was developed. To maintain its posture at rest, static equilibrium equations were defined on the model. The model was validated using cadaver and volunteer test data in the literature.
An investigation of compatibility for the passenger car fleet in head-on frontal collisions
Vehicle crash safety is an important field in vehicle design. There are customer-oriented or regulatory vehicle crash tests made to measure the crash safety of vehicles. In the frontal crash tests conducted by the US National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), vehicles hit the full-width rigid barrier (FWRB) at constant speed (56 km/h) and the safety levels of the vehicles are measured with the data obtained with the help of sensors. Although these tests give an idea about vehicle safety, they cannot fully test real-world collisions due to the problem called incompatibility. For this reason, in this thesis, the incompatibility problem is investigated by modeling head-on frontal collisions. For this purpose, 52 vehicles with different characteristics produced between 2011 and 2018 are selected among the vehicle crash test data available on NHTSA's website. The loading and unloading stiffnesses of the front structural elements of these vehicles are estimated with a linear approximation, then a lumped-mass model is constructed for frontal head-on collisions and all possible collisions of the selected vehicles are simulated with the help of a computer software. By comparing these data with the full-width rigid barrier (FWRB) frontal impact tests, it is aimed to have an idea about the level of the incompatibility problem between vehicles. Thanks to the model used in this study, the necessary data for the initial design of vehicle safety systems can be easily obtained with a cheaper solution than real crash tests, and different test conditions can be easily tested in the computer environment.
Çark infilak analizi ve validasyonu
The rotating parts in gas turbines are expected to operate safely under different loads, such as high centrifugation, temperature, and pressure. Due to the high centrifugal forces generated at high rotational speeds, there is a risk of the parts losing their structural integrity and burst, then damaging both the engine and the aircraft. For this reason, it is vital to calculate the burst speed of related parts accurately. In this study, burst speeds are calculated for two different impeller geometries using different damage criteria. The finite element study is performed with ANSYS Workbench 2020 R2 software. Finally, the manufactured parts are tested, and the actual burst speeds are found and compared with the values obtained by numerical methods.
Artificial neural network-based design tool for the horizontal stabilizer of a helicopter
Designing a helicopter is quite difficult and complex. Every decision made in the preliminary design phase seriously impacts the further design phases of a helicopter project. Therefore, it is vital to initially make the right and logical decisions for the design. Hand calculations, finite element analyses, and structural tests are beneficial to determine the conceptual design parameters. However, it takes much time to perform many finite element analyses and hand calculations. Furthermore, testing different types of structures in the early design stages can be very costly. These time-consuming and expensive processes are repeated in the structural design stage of each various project. Therefore, an efficient solution is needed to address this problem. Artificial neural networks are powerful models that may be used to overcome this issue and to reduce the effort and time spent in the initial design phase. In this thesis, an artificial neural network-based design tool has been developed to determine the static structural characteristics of the horizontal stabilizer of a helicopter. The database required for training an artificial neural network model was created utilizing the finite element analyses of the horizontal stabilizer. These analyses were performed under the aerodynamic load for different design variables. The neural network model trained with this data was built in Python using the Keras library. The model outputs were then compared with the finite element analysis results, and the model performance was presented. Lastly, the database was reduced using the Hammersley sampling methodology, and the effect of decreasing the number of data feeding the network model was evaluated.
Finite element method correlation of damage tolerance tests for composite sandwich structures
In this study, damage tolerance and impact responses of a sandwich composite aircraft radome (radar dome) were determined numerically and experimentally at different energy levels. The sandwich composite was composed of MTM46® Quartz/epoxy prepreg as face-sheets and Flex-Core® Nomex® honeycomb as core material. For the experimental study, test specimens were prepared with the same face-sheet orientation/thickness and core thickness. Drop-weight impact tests were performed on the specimens while the impact energy changed from 10 J to 25 J (10 J, 15 J, 16 J, 18 J, 20 J, 22 J and 25 J). Within the scope of the study, it is aimed to determine and predict the damage tolerance for both the front and back face sheets. Therefore, initial tests were performed at 25 J energy level to see the impact response of test specimens for both sides. Afterward, experimental studies were continued with tests for other energy levels. The damaged regions of the coupons were measured by using image processing tools. Also, results such as force-time, displacement-time and force-displacement were obtained. Subsequently, the same tests were simulated via LS Dyna. During the simulations, the material properties obtained from the previous qualification tests were used. The main purpose of the study was to provide FEM simulation- experimental test correlation for impact energy, damaged area/geometry, force-time, displacement-time and force-displacement results.
Intelligent control of refrigerators and freezers
As the number of consumers has been growing and global warming continues to affect the environment, the refrigeration sector is becoming an increasingly important part of the global economy. Refrigeration products have recently received significant attention primarily due to their energy consumption and food safety concerns. Today, conventional controllers are used for adjusting the compressor speed to regulate the temperature in most refrigerators and freezers. This thesis aims to develop a fuzzy logic control concept that incorporates machine learning-based forecasts of the door opening events using the MATLAB 2020b Toolboxes. The performance of the smart controller was compared to conventional controllers in terms of keeping the desired minimum cabinet temperatures at optimum energy efficiency. In the first step, Bayesian neural networks, logistic regression, and decision tree machine learning techniques are investigated to predict user behavior based on the data collected from 18 households that use domestic refrigerators. The simulation study has demonstrated that logistic regression is the best method for predicting door opening events on an hourly basis after only one week of training, with more than 80% prediction accuracy. As a second step, fuzzy logic controllers are designed to regulate the configuration parameters of the main refrigerator controller based on the predicted door opening. These configuration parameters are: the maximum speed of the compressor, the air temperature setpoint, and defrost interval of the fresh food compartment for a refrigerator. In the third step, the performance of the smart controller is compared with the traditional controllers with simulation studies on a domestic refrigerator model developed in MATLAB Simscape. The model utilized for simulations has been developed based on an existing refrigerator currently in use and validated with actual laboratory tests. For sample day profiles of an inactive and active user, daily simulations of a refrigerator were performed for ambient temperatures of 16°C, 25°C, and 32°C. According to simulation results, the intelligent controller can maintain the required cabinet temperatures while achieving 2.5% and 4.5% energy gains for active user and passive user profiles, respectively. Lastly, the designed controller was integrated into a commercial freezer. The selected freezer was tested with a fixed and variable speed compressor to investigate the impact of the intelligent controller on different compressor types. Similar to the methodology applied in the simulation studies, the chosen commercial freezer was tested at 25°C ambient temperature based on the door opening profiles of active and passive users. The test results have proven that an intelligent controller can reduce the maximum package temperature by approximately 0.5-1°C and energy consumption by 5-7% compared to standard controllers for freezers with fixed and variable speed compressors.
Modelling and analysis of legged robots with temporary flight capabilities
The high obstacle-crossing potential of legged robots has made them a widely studied subject. However, the obstacles that can be overcome are generally proportional to the length of the legs. And any study that states a legged robot can overcome an obstacle higher than twice the length of the leg has not been encountered in the literature. This situation has made many researchers think about the integration of the capability of flying. Also, this thesis covers the same idea on the RHex robot, which is not studied yet. Also, no study has been presented so far in which the orientation of a RHex robot's body is controlled with the help of legs in space. The basis of this thesis is how we humans use our arms and bodies while trying to stay in balance. Similarly, the orientation of the robot's body was controlled by the reactions of the forces applied to the legs in space so that it was possible to control the magnitude and direction of the thrust vector of a thruster fixed to the robot. This means that the movements of the robot could also be controlled. In this study, an existing robot platform RHex was used. The complex geometry and dynamics of the RHex robot were not studied; instead, a 2D simplified model was obtained, and a controller with the desired transient behavior was designed by extracting and linearizing the equations of motion from of the simplified model. Then, with the help of a designed flight simulator, the designed controllers' transient behaviors and actuator efforts were examined, and their performances were evaluated.
Investigation of advanced current characteristics on expulsion formation and characteristics of resistance spot welded advanced high strength steels
In this thesis, the experiments with HSLA600 which is widely used in industry will be investigated. Single, double and triple pulse welding will be applied to the materials to obtain the biggest, homogenous nugget geometry without expulsion by increasing the current value step by step. As a final step, joints will be analyzed by macrostructure analysis, the Vickers hardness test, the lap / shear test, and the tensile fatigue test. With this thesis, it is aimed to prevent expulsion while improving the nugget's quality by using single, double and triple pulse current formation.
Thermal behavior of lithium-ion batteries under normal and abuse operating conditions
This doctoral thesis investigates the electrical and thermal behaviors of Li-ion battery cells during the normal and abnormal conditions using the experimental and modeling methods. First, various standard battery tests were conducted in the study in order to define the related electrical and thermal parameters, such as specific heat, density, and open-circuit voltage. Then both galvanostatic charge and discharge experiments were conducted at various C-rates under various operating temperatures. Besides, thermal abuse tests were performed in an oven at different operating temperatures for both completely charged and discharged cells. In addition, the electrical behavior of the cell was observed at elevated ambient temperatures. Lastly, film heater experiments were conducted to investigate the thermal runaway behavior of the Li-ion cells at various SoC values under high operating temperatures. In the modeling part, first, an axisymmetric 2-D Lumped model is developed using constant and variable internal resistance approaches to estimate the cylindrical Li-ion battery's thermal and electrical performances during various discharge rates and operating temperatures. Then, a 1-D electrochemical and 3-D thermal model was developed in order to predict the voltage and temperature variations of the Li-ion battery. Both models were developed and implemented within the framework of COMSOL. The developed model includes a large number of geometrical, electrochemical, and thermal parameters. Therefore, a comprehensive sensitivity analysis was done to obtain the optimum model input parameters. The sensitivity analysis also presented the important parameters that can significantly alter the cell's thermal and electrical performance during the discharging processes. Lastly, four main exothermic reactions were implemented into the electrochemical model so that the total heat generation during these exothermic reactions was evaluated using the Arrhenius-type temperature-dependent equations.
Experimental and numerical vibration analysis of the gun control unit column with isolator
A remote-controlled weapon system can be integrated into the naval and ground platforms. The weapon system and its sub-units are exposed to the vibration that comes from the platform on which the weapon system is fitted. The weapon system and its sub-units are expected to withstand vibration-related failure throughout its life. Therefore, the fatigue analysis is carried out for the weapon system during the design process. The system is used in the tracked military vehicle. Hence, the tracked vehicle vibration test procedure is applied to the control column by using the shaker. As a result of the test, the control column was broken from part of the base. This thesis is aimed to obtain a control column that will preserve its structural integrity after vibration test and to develop a finite element model of the weapon control unit validated with experimental modal analysis results. In the first part of the thesis, a neoprene absorber is designed and added to the structure in order to prevent fatigue damage. In the second part of the thesis, an accurate finite element model of the gun control unit is developed. At first, experimental modal analysis is performed. The experimental modal analysis result is used to create a reference model. In addition, the elasticity modulus of the neoprene is determined with the help of the tensile test. Then the finite element model is updated according to the test results, and the finite element model is validated.
Designing universal yoke structure of suspension and release system with topology optimization for fighter aircrafts
In the aviation industry, a design with a sensitive and low margin is more important than any vehicle production. Within the scope of this study, the design road map of a product intended to be used in fighter aircraft is explained and it is aimed to bring an example study to the literature of our country. Due to the maneuvers of the fighter aircraft and the environmental conditions, it was desired to find out which loads were affected on this structure. Weapon systems were selected as sample application, duties and working principles of the suspension and release systems were explained in detail. General literature and studies about ejector release units and weapons were examined, information was given about structural design and lightening studies. Then, loads on the ejector release unit and weapon due to the movements and environment of the fighter aircraft were calculated. In addition, the forces required to safely separate these weapons from the aircraft were explained and included in the process. A multi-purpose and compatible yoke structure has been considered for the purpose of carrying air-air and air-surface weapon with the same release system, which has not been applied before. The yoke structure is modeled in the SolidWorks program according to the requirements. The material selection from alternatives is aimed to be realistic in terms of our country's literature and opportunities. In the ABAQUS program, design spaces and constraints were selected and analyzed using the finite element method under different multi load cases of beyond vision missile and 1000lb bombs. Necessary weight reduction and topology optimization studies were carried out with the TOSCA module in the analysis program. The surface smoothing process was applied to this yoke structure which was optimized and lightened after the design. Different yoke design alternatives that can be considered separately for bombs and missiles were also subjected to relevant loads and the resulting stress values were examined, compared with the current results of the optimization geometry, and the multi-purpose designed structure was evaluated to be efficient. This structure, which was calculated as 705 grams after optimization, decreased to the desired weight level. In the case of maximum loading, 2 as a safety factor has been chosen for the material yield value. Since the yield strength of the material 17-4PH H1025 is 1170 Mpa, the analysis results should be less than 585 Mpa. As a result, the maximum stress in the yoke calculated as 521 MPa and this strength remained below the limit. It was concluded that this geometry would not create a risky situation for safe flight and seperation after designing with topology optimization.
Energy absorber design and analysis for military utility helicopter troop seats
In most of the helicopter platforms, usage of vertical or sideward ejection seats are not preferred since it is not practical considering the existence of the rotating main rotor blades on top and the spinning action caused by the main rotor which could yield uncontrolled behavior during jettisoning. In addition, it is not possible to provide ejection seats for each and every occupant on board. Therefore, to increase the chance of survivability of occupants, helicopter platforms and their components such as landing gear, fuselage and seats shall be designed crashworthy especially in vertical direction. Considering the importance of the seat for crashworthiness assessment, it becomes critical to investigate on seat energy absorption in a comprehensive way. According to regulations or military design standards, helicopter seats shall absorb some fraction of crash energy via plastic deformation mechanisms to save the life of the passengers during a crash. Accordingly, helicopter seats shall be qualified and shall be dynamically tested with the test scenarios provided in the applicable design standard. In this thesis study, a tube-stud type energy absorption system is designed and integrated into a simplified troop seat to verify its performance in dynamic test conditions specified by MIL-S-85510. In order to absorb the crash energy and to decrease the load transferred to the occupants to the acceptable levels, the studs plastically deform the tube and decrease its diameter. The energy absorber concept is analyzed with dynamic explicit workbench of ABAQUS® and then tested in METU Central Lab Mechanical Testing Laboratories. After the correlation of the analyses and the test results, the energy absorber system is integrated into a simplified military troop seat and then analyzed to simulate the crash test scenario. The crash pulse provided in the MIL-S-85510 is applied and the results are evaluated.
Investigation of effects of bird strike on a rotary-wing aircraft
Bird strike incidents have been important issue since begining of aviation, and importance of bird strikes increase day by day. Number of bird strike incident are going to continue increasing because of developing aviation industry and increasing air traffic. Airspeed of rotary wing aircraft changes with pitch angle. Therefore, effect of bird strikes at different airspeeds changes with not only airspeed but also impact angle. Within the scope of this study, effect of bird strike on a rotary wing aircraft was investigated and it is aimed to bring an example study to the literature of our country. After history of bird strike was mentioned chronologically, information was given about effects of bird strike incident to general aviation and helicopters which are rotary wing aircraft. Also, one helicopter crash occured because of bird strike was mentioned. After giving information about applying forces on flying helicopter and explaining how helicopters fly, impact scenarios were determined for anayses. Finite element methods were explained and compared with each other for bird strike analysis. After defining a geometry, dimensions and density of bird, analyses were done using each bird geometry using Lagrangian, SPH and ALE methods according to speed and mass given in literature. Results were evaluated and the optimal finite element method–bird shape combination was determined.Strike analyses were done using determined finite element method – bird shape combination in accordance with data of previous experimental bird strike study before analysis setup was verified. After defining impact surface, impact speed and strike angle, final analyses were done at 80, 85, 102, 110 ve 120 knots impact speeds with excluding effect of strike angle and including effect of stike anglei respectively. Finaly, effects of bird strike on a rotary-wing aircraft were investigated.
Development of a metric system to evaluate the performance of passenger cars in frontal crash tests
Passenger safety during a collision is a criterion taken into account in automobile designs. For this reason, it is aimed to design the vehicles in such a way that the people inside the vehicle, especially the driver and passengers, are least damaged in the collision. Some autonomous organizations subject new vehicles to tests to examine how well they meet criteria such as passenger and pedestrian safety before they are put on the market. The National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) is one of these organizations. It evaluates vehicle safety from different aspects since 1979 under a program called the New Car Assessment Program (NCAP) [1] and then scores vehicle safety with a "5 Star" metric evaluation together with a detailed report. Crash tests are basically created by crashing the vehicle into a determined type of obstacle at a specified speed. Mannequins equipped with sensors called dummy are placed at various points in the vehicle that will carry out the collision. The scoring system, on the other hand, is created by scaling the sensor data levels of vehicle crash performance equivalent to serious injury in dummies. In the thesis, the crash tests made in NCAP will be done by comparing the sensor data taken from different points on the vehicle and from the dummies. After this comparison, instead of a metric system that gives a single total result corresponding to vehicle crash performance, it is aimed to evaluate vehicle crash performance with two different metric systems which are vehicle structural performance and restraint system performance. In the collision scenario, full-width rigid barrier collisions, defined as "full-width rigid barrier (FWRB)" will be examined. While the structural performance of the vehicle is defined as the concepts that absorb the vehicle kinetic energy with factors such as plastic deformation, vibration and sound during the collision, restraint systems will be defined as the factors that ensure the safety of the occupant with the aid of seat belt and airbag in the collision. While aiming to create a new crash performance score based on these two separate factors, new parameters related to acceleration and speed, which have not yet been defined for vehicle safety, are determined.
Optimization of composites used in sound insulation in split type outdoor unit system with theory, modelling and experimental result
Noise reduction strategies play a critical role in enhancing the acoustic performance of heating, ventilation, and air conditioning systems (HVAC) directly influencing user satisfaction. This study explores advanced experimental and modeling methodologies to optimize multilayered soundproofing composites for use in split-type outdoor air conditioning units. Measurements were conducted in a full anechoic chamber to ensure precision and eliminate environmental interference. A comparative analysis of four composite configurations was performed, focusing on their material properties and structural designs. Results indicate that optimizing both the compressor operating frequency and the composite layering significantly improves noise reduction. The best performance was observed at 100 Hz compressor frequency using a five-layer hybrid composite, achieving an overall sound pressure level of 46.6 dB(A). Notably, tonal peaks such as the third harmonic at 325 Hz were eliminated following compressor frequency adjustment. In the high-frequency range, the five-layer S4 structure provided up to 4.9 dB additional SPL reduction at 5460 Hz. These findings confirm that a dual-domain approach which includes mechanical tuning of the compressor and acoustic engineering of multilayer composites can achieve perceptually significant improvements in HVAC noise performance. The proposed configuration is retrofit-compatible and was developed in direct response to a real-world tonal noise complaint, highlighting its practical applicability. This study demonstrates the effectiveness of integrated experimental and modeling approaches for practical and theoretical advancements in HVAC acoustics.
Mekanik alaşımlama ve sıcak presleme ile üretilen magnezyum kalsiyum alaşımlarının mikro yapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Toz metalurjisi (TM), üreticilere diğer imal usullerine göre büyük avantajlar sunan bir üretim yöntemidir. Biyobozunur Mg alaşımları demir ve çinko alaşımlarına göre üstün özelliklere sahiptir. Magnezyum esaslı alaşımların yüksek bozunma hızı ve kayıpları sebebiyle kullanımları sınırlıdır. Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemiyle üretilen biyobozunur Mg ve Ca tozlarının mekanik özelliklerini tahmin etmek için istatistiksel model CCD tasarımı kullanılarak yüksek mekanik performans sergileyen Mg-xCa alaşımları geliştirilmiştir. Anova analizi ve regresyon denklemi modelin doğruluğunu göstermiştir. Mg ve Ca tozları değişik sürelerde 11.99-14.43-18-21.5-24 saat alaşımlama işlemine tabi tutulmuş ve MA sonrası tozların tane boyut ölçümü ve SEM EDS, XRD analizleri yapılmıştır. Tozlar tek eksenli sıcak preste 46 MPa basınçta argon gazı altında vakumlu ortamda değişik sıcaklıklarda 325-370-437-504-549°C basılmış sinterlenmiş ve blok numuneler haline getirilmiştir. Mg-xCa alaşımlarının mikroyapıları, mekanik özellikleri basma dayanımları, yoğunluk değerleri ve sertlikleri birbirleri ile kıyaslamalı olarak incelenmiştir. İkincil faz Mg2Ca'nın artan Ca oranıyla beraber attığı gözlemlenmiştir. Mg-xCa alaşımlarının basma değerleri 251MPa sertlikleri 146 Brinell ve yoğunluk değerleri 1.7 g/cm3 olarak tesbit edilmiştir. Mg-xCa alaşımları saf Mg'ye göre üstün performans sergilemiştir.