Polen - İTÜ Akademik Açık Arşive Hoş Geldiniz

Yeni Eklenenler

• Yükleniyor...

  Item type:Yayın, Erişim durumu: Açık Erişim ,

  Numerical investigation of heat transfer in generic gas turbine blade with impingement cooling under high crossflow effect

  (Graduate School, 2026-06-10) Çadırcı, Sertaç; Yılmaz, Sefa

  Daha fazla göster

  Gas turbines have been among the most transformative thermal machines since the mid-20th century, playing a central role in aviation, power generation, and industrial energy systems. Following the rapid technological progress after World War II, gas turbines became indispensable due to their high power-to-weight ratio, continuous-flow operation, operational reliability, and compact structural design. Over time, advancements in aerodynamic design, materials science, and combustion technology have enabled these systems to operate at increasingly demanding conditions. Today, gas turbines are widely utilized in Aerospace Engineering and energy production sectors, where continuous improvements in efficiency and performance remain primary objectives. A key parameter governing gas turbine performance is the turbine inlet temperature. Increasing this temperature directly enhances thermodynamic cycle efficiency and specific power output. However, this improvement comes at the expense of significantly elevated thermal loads on turbine components, particularly rotor blades and stator vanes. These components are subjected to extreme temperature gradients, high thermal stresses, and aggressive environmental conditions, which may lead to degradation mechanisms such as thermal fatigue, oxidation, corrosion, and creep. Consequently, the development of advanced cooling strategies, along with high-temperature-resistant materials and thermal barrier coatings, has become essential for ensuring component durability and operational safety. In addition to thermal considerations, modern gas turbine systems must also meet stringent requirements related to aerodynamic efficiency, fuel consumption, and emission reduction. These multi-objective design constraints necessitate a highly integrated approach, where thermal management, structural integrity, and aerodynamic performance are simultaneously optimized. As gas turbine technology continues to evolve toward higher operating temperatures and more compact configurations, the importance of efficient and reliable cooling techniques becomes increasingly pronounced. Among various internal cooling techniques, jet impingement cooling has gained significant attention due to its ability to produce very high local heat transfer coefficients, particularly in stagnation regions where the cooling jet directly impacts the surface. This characteristic makes it especially suitable for critical regions such as the leading edge of turbine blades, where heat fluxes are highest and geometric constraints limit the use of alternative cooling approaches. The effectiveness of impingement cooling is primarily attributed to strong jet momentum, intense turbulence generation, and thin thermal boundary layers formed at the impingement zone. Nevertheless, in realistic gas turbine environments, impinging jets are rarely isolated. Instead, they interact with a crossflow that develops within the cooling passage as the coolant progresses downstream. This crossflow introduces significant complexity into the flow field by deflecting the jet trajectory, weakening the stagnation region, and altering the overall heat transfer distribution. Furthermore, the interaction between the jet and crossflow leads to the formation of shear layers, vortical structures, and enhanced turbulence in the wall-jet region. These effects collectively result in a substantial deviation from classical impingement behavior, making the prediction of heat transfer characteristics considerably more challenging. Therefore, a detailed understanding of jet–crossflow interaction mechanisms is essential for the accurate design and optimization of turbine blade cooling systems. The present study provides a comprehensive numerical investigation of internal heat transfer characteristics in a generic gas turbine blade passage cooled by jet impingement under high crossflow conditions. A three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model was developed using a Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) framework, incorporating a suitable turbulence model capable of resolving complex flow features such as jet deflection, flow separation, reattachment, and turbulence generation. Particular attention was given to accurately capturing near-wall flow behavior and its influence on convective heat transfer. To ensure the reliability of the numerical approach, the model was validated against experimental data available in the literature. Comparisons of local Nusselt number distributions and area-averaged values demonstrated strong agreement, confirming that the simulation framework is capable of accurately representing both the flow physics and thermal characteristics of the system. A detailed parametric study was conducted to evaluate the influence of key governing parameters, including jet Reynolds number (ReD), jet-to-surface distance (H/D), and jet-to-jet spacing (P/D). Simulations were performed under a high crossflow intensity of approximately 60%, representative of realistic operating conditions in gas turbine cooling passages. The investigated parameter ranges include ReD = 10,000–40,000, H/D = 1.4–5.3, and P/D = 2–8. This wide parameter space allows for a systematic assessment of both momentum-driven and geometric effects on heat transfer performance. Using the numerical dataset, an empirical correlation was developed to predict the Nusselt number as a function of ReD, H/D, and P/D. The proposed correlation exhibits high predictive accuracy, with a Mean Absolute Percentage Error (MAPE) of 3.72%, indicating excellent agreement with the simulation results. The power-law form of the correlation highlights the dominant role of jet Reynolds number, while also capturing the secondary influence of geometric parameters. The results clearly demonstrate that the jet Reynolds number is the primary parameter controlling heat transfer enhancement. Increasing ReD leads to stronger jet penetration, higher turbulence intensity, and more effective disruption of the thermal boundary layer, thereby significantly increasing the Nusselt number. Conversely, increasing the jet-to-surface distance (H/D) reduces the jet's momentum before reaching the surface, weakening the stagnation region and decreasing heat transfer performance. Similarly, increasing the jet spacing (P/D) reduces jet interaction and results in a less uniform and generally lower heat transfer distribution. Although both H/D and P/D have notable effects, their influence remains secondary compared to that of ReD. In conclusion, this study provides a detailed numerical framework and a robust empirical correlation for analyzing jet impingement cooling under high crossflow conditions. The findings offer valuable insights into the complex interaction mechanisms governing heat transfer in turbine blade cooling passages. The proposed correlation serves as a practical engineering tool for rapid performance estimation during preliminary design stages, while the numerical methodology establishes a strong foundation for further advanced investigations. Overall, this work contributes to the development of more efficient and reliable cooling strategies for next-generation gas turbine systems.

  Daha fazla göster
• Yükleniyor...

  Item type:Öğe, Erişim durumu: Açık Erişim ,

  Lineer olmayan elastik zemin üzerinde bulunan çok tabakalı heterojen kompozit silindirik kabukların lineer olmayan titreşim davranışlarının analizi

  (İTÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2026) Vergül, Tarkan; Kadıoğlu, Fethi; Avey, Abdullah; 501192033; Yapı Mühendisliği

  Daha fazla göster

  Tez çalışmasında, lineer olmayan elastik zemin üzerindeki heterojen tabakalardan oluşan çok tabakalı heterojen ortotropik silindirik kabukların (ÇTHOSK) lineer olmayan titreşimi genişletilmiş kayma deformasyon teorisi kullanılarak araştırılmıştır. ÇTHOSK'lerin matematiksel ve görsel modelleri oluşturulduktan sonra lineer olmayan elastik zemin modelleri üzerindeki tasarımları yapılmıştır. ÇTHOSK'leri oluşturan tabakalar arasındaki değme koşulu rijit bağlanma koşulu olup tüm silindirik kabuk için yer değiştirmelerin aynı olmasını ve tabakaların birbirine basıncının göz ardı edilmesini sağlamaktadır. Bu hipotez kabuk teorilerinde kabul edilen hipotezlerin tüm kabuk için sağlanması anlamına gelmektedir. Ayrıca, tabakalı silindirik kabuk deformasyona maruz kaldığında tabakaların kaymadığı, birbirinden kopmadığı ve deformasyon sonrası elastikliklerini koruduğu varsayılmaktadır. Temel bağıntıları oluşturmak için homojen anizotropik silindirik kabuklar teorisinin oluşumunda kullanılan temel varsayımlar çok tabakalı heterojen anizotropik elastik silindirik kabuklar için genelleştirilmiştir. Temel bağıntıların oluşturulmasında genişletilmiş kayma deformasyon teorisi, von Kármán tipi lineer olmama ve Donnell tipi kabuk teorisi kullanılmıştır. ÇTHOSK'lerin gerilme–yer değiştirme bağıntıları Hooke kuralı kapsamında formüle edilmiştir. Modifiye edilmiş Donnell tipi kabuk teorisi kapsamında, genişletilmiş kayma deformasyon teorisi varsayımları dikkate alınarak, ÇTHOSK'lerin kuvvet ve moment bileşenleri Airy gerilme fonksiyonu, dönme açıları ve çökme ile ifade edilmiştir. Kuvvet ve moment bağıntıları, genel temel denklemlere ikame edilerek genişletilmiş kayma deformasyon teorisi kapsamında, lineer olmayan elastik zemin üzerinde bulunan ÇTHOSK'ler için dört adet kısmi türevli diferansiyel denklem elde edilmiştir. Temel denklemler sistemine Galerkin yöntemi uygulanmış ve ikinci mertebeden zamana bağlı lineer olmayan adi diferansiyel denkleme dönüştürülmüştür. Elde edilen denklemi belirli başlangıç koşullarında çözmek için yarı-ters yöntem uygulanmış ve lineer olmayan elastik zemin üzerinde bulunan ÇTHOSK'lerin frekans-genlik bağıntısı için bulunan analitik ifade elde edilmiştir. Bu ifadeden, zemin etkisi olmadığında çok tabakalı homojen ve heterojen ortotropik silindirik kabukların frekans-genlik bağıntısı için ifadeler özel olarak elde edilmiştir. Mevcut çalışmanın doğruluğu, literatürde mevcut olan diğer çözümlerle karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Ayrıca, lineer olmayan elastik zemin, kayma deformasyon fonksiyonları, heterojen ortotropik profiller, tabaka sayısı, tabaka dizilişi ve kabuk özelliklerinin lineer olmayan frekans parametresine etkilerini incelemek için bazı yeni sonuçlar sunulmuştur. Sayısal hesaplar bilgisayar yazılım programı kullanılarak yapılmıştır.

  Daha fazla göster
• Yükleniyor...

  Item type:Öğe, Erişim durumu: Açık Erişim ,

  Turbo-kompresörlerde sabit elemanların hafifletilmiş tasarımına bütünleşik bir yaklaşım

  (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2026-05-21) Sadi, Orhan; Erol, Haluk; 503191412; Makina Dinamiği, Titreşim ve Akustik

  Daha fazla göster

  Turboşaft motorları sahip olduğu güç türbini modülü sayesinde mekanik güç üretimini doğrudan şaft üzerinden gerçekleştiren gaz türbini çalışma prensibine sahip motorlardır. Bu motorların sahip oldukları güç/ağırlık oranından dolayı manevra kabiliyetleri artmakta ve bu sayede helikopterlerde oldukça yaygın kullanılmaktadır. Turboşaft motorları içerisinde bulunan kompresör modülü aldığı havayı sıkıştırarak basıncını yükseltir ve yanma odasına iletir böylece yanma verimi artar. Kompresör modülünün tasarımı, motorun güç üretim kapasitesini, yakıt verimliliğini doğrudan etkilemektedir. Kompresör modülü içerisinde birçok parça bulunan bir motor modülüdür ve her bir parçanın güvenle çalışabilmesi açısından tasarımları oldukça kritiktir. Motor verimliliğini artırılması amacıyla bu motorlarda kullanılan parçaların güvenli çalışma koşullarını ihlal etmeden hafifletilmesi havacılık endüstrisinde yaygın olarak çalışılan araştırma konularından biridir. Ağırlık azaltma sürecinde ilgili parçaların statik ve dinamik dayanımları önemli bir etkendir. Bu tez çalışmasında, turbo-kompresörlerde sabit elemanların hafifletilmiş tasarımına bütünleşik bir yaklaşım sunulması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda turbo-kompresörlerde yer alan kılıf parçasının titreşim ve mukavemet davranışları sayısal ve deneysel yöntemlere başvurularak incelenmiş ve parçanın ağırlığının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Öncelikle kılıf parçasına çekiç testi uygulanmıştır. Çekiç testi, bir parçanın modal parametrelerinin belirlenmesi için yaygın olarak kullanılan bir test yöntemidir. Test düzeneğinde, üzerinde sensör bulunan bir çekiç ile parçaya geniş bantlı bir uyarım verilmiştir. Bu sırada parça serbest halde bırakılmıştır. Ortaya çıkan titreşimler parçanın farklı bölgelerine bağlı olan ivmeölçerler yardımıyla kaydedilmiştir. Çekiç testinde sensörler sabit iken kuvvet hareketli yöntem, uygulama kolaylığı açısından tercih edilmiştir. İvmeölçer yardımıyla kaydedilen titreşim verilerinden parçaya ait doğal frekans ve mod şekilleri elde edilmiştir. Bu veriler parçanın dinamik davranışını temsil etmektedir. Sonlu elemanlar modeli kurulmuş ve bu modelde parça geometrisi, malzeme özellikleri detaylı bir şekilde modellenmiştir. Başlangıçta, parçanın sadece dinamik özelliklerini belirlemek amacıyla parçanın üzerine gelen kuvvetler ve sönüm katsayıları göz ardı edilerek serbest halde bir modal analiz gerçekleştirilmiştir. Bu sonlu elemanlar modeli çekiç testindeki durumu simüle etmektedir. Sonlu elemanlar modelinin vermiş olduğu sonuçlar çekiç testinden elde edilen deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Bu korelasyon analizi, deneysel ve sayısal analizlerden gelen mod şekillerinde benzerliği ölçen MAC matrisi yardımıyla yapılmıştır. Elde edilen MAC değerleri oldukça yüksek olup oluşturulan sonlu elemanlar modelinin deneyle eşleştiğini göstermektedir. Bu doğrulama adımı sonlu elemanlar modelinin ileriki adımlarda oluşturulacak statik ve öngerilmeli modal analizlerde güvenle kullanılabileceğini göstermektedir. Daha sonra ilgili parçanın ve tüm kompresör modülü parçalarının da bulunduğu global bir sonlu elemanlar modelinin içine doğrulaması MAC matrisi ile gerçekleştirilen kılıf parçasının sonlu elemanlar modeli dahil edilmiştir. Global model, kompresör modülünün iki farklı çalışma koşulu için sıcaklık ve basınç yüklerini de içermektedir. Bu global model kullanılarak önce statik analiz daha sonrasında statik analizden elde edilen sonuçlar kullanılarak öngerilmeli bir modal analiz gerçekleştirilmiştir. Bu yaklaşım, ön gerilme durumunda parçanın doğal frekanslarını daha doğru bir şekilde ortaya koyacağı için parçanın çalışma koşulundaki güvenlik durumuyla doğrudan ilişkilendirilmesini sağlamıştır. Öngerilmeli global model analizinden elde edilen frekanslar kullanılarak modülün ve kılıf parçasının rezonansa girme riski Campbell diyagramı yardımıyla her iki koşul için incelenmiştir. Campbell diyagramı, motorun doğal frekanslarını motorun dönüş hızına göre çizerek doğal frekanslar ile motor devirleri arasında bir kesişim olup olmadığını ortaya koyar. Bu kesişim noktaları, tehlikeli titreşim genliklerine sebep veren rezonans noktalarını göstermektedir. Kılıf parçasının Campbell diyagramı analizinde motorun rölanti hızı, en yüksek kalkış hızı ve maksimum çalışma hızı bir güvenlik marjı ile birlikte kullanılmıştır. Sonuçlar, doğal frekansların motor devirlerine kıyasla oldukça uzak olduğunu ve elde edilen güvenlik marjlarının parçanın rezonansa girme sorunuyla karşılaşmayacağını göstermiştir. Çalışmasının son aşamasında, parçanın optimizasyonuna odaklanılmıştır. Sadece kılıf, ayar sacı, akış düzleştirici ve kompresör muhafaza parçasının olduğu yeni bir sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Bu sonlu elemanlar analizi kılıf parçasına ait en kritik yükleme durumunu içermektedir. Bu analiz içerisindeki kılıf parçasının ölçüleri birer parametre olarak araca tanımlanmıştır. Optimizasyon çalışmasında, parçanın daha öncesinde hesaplanan rezonans marjları çok yüksek olduğu için sadece statik mukavemetine odaklanılmıştır. Optimizasyon çalışmasında, araç içerisine parçanın en yüksek gerilmesinin parçanın malzemesinin akma sınırının belli bir oranı üstünde kalması, parça ağırlığının azalması ve parça ölçülerinin belirli bir aralıkta kalması gibi kısıtlamalar tanımlanmıştır. Araç içerisine tanımlanan bu kısıtlamalar, yazılımın parçanın istenilen amacına uygun iterasyonlar yapması için yol gösterici olmuştur. İlgili kısıtlamalar altında yazılım, birden fazla tasarım iterasyonunu incelemiş ve aday çözümler önermiştir. Bu adaylar arasından, uygun olan tasarım seçilmiştir. Deneyle eşleştirilen kılıf parçasının sonlu elemanlar modeli, seçilen tasarım ölçülerine göre manipüle edilmiştir. Böyle doğrulanmış sonlu elemanlar modeli önerilen tasarımın ölçülerine uygun hale getirilmiştir. Elde edilen yeni sonlu elemanlar modeli, global model içerisine yerleştirilmiş ve öngerilmeli modal analiz en kritik motor durumu için çözdürülmüştür. Bu analiz sonucunda elde edilen yeni doğal frekanslar Campbell diyagramı yardımıyla analiz edilmiştir. Hesaplanan yeni marjlara göre parçanın gerilme ve rezonans risklerinin güvenli sınırlar içinde kalarak parçanın ağırlığı %7-10 aralığında azaltılabileceğini göstermiştir. Özetle, bu çalışma kritik havacılık bileşenlerinin analizi ve optimizasyonu açısından bir metodoloji sunmaktadır. Deneysel ve sayısal tekniklerin birbirini tamamlayıcı bir şekilde kullanılabileceğini ve optimizasyon araçlarıyla aynı anda birden fazla tasarım denemesi yaparak istenilen tasarıma nasıl ulaşılabileceğini göstermektedir. Böylece tek bir yönteme bağlı kalmadan daha güvenilir ve hızlı bir yaklaşımın mümkün olduğunu göstermiştir. Bu çalışma ile turbo-kompresörlere ait kılıf parçasının ağırlık azaltma çalışmalarında optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Geliştirilen optimizasyon yöntemleri sayesinde hem ağırlığın azaltılabileceğini hem de parçaların dayanımının istenilen sınırlar içerisinde korunabileceğini ortaya koyarak havacılık endüstrisinde yapısal optimizasyon uygulamalarına önemli katkılar sunmaktadır.

  Daha fazla göster
• Yükleniyor...

  Item type:Öğe, Erişim durumu: Açık Erişim ,

  Deniz ürünlerinin toplam antioksidan kapasitesinin spektroskopik tayini

  (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-29) İmert, Elanur; Öztürk Demirata, Birsen; Özyurt, Dilek; 509211256; Kimya

  Daha fazla göster

  Antioksidanlar, hücrelerde oksidatif strese neden olan serbest radikallerin zararlı etkilerini azaltan veya tamamen engelleyen maddelerdir. Serbest radikaller, hücre metabolizması sırasında doğal olarak oluşan veya çevresel faktörler (örneğin, kirlilik, sigara dumanı, radyasyon) sonucu vücuda giren kararsız moleküllerdir. Bu moleküller, diğer hücre bileşenleriyle (DNA, proteinler, lipitler) reaksiyona girerek hücre hasarına, yaşlanmaya ve çeşitli hastalıklara yol açabilirler. Antioksidanlar, serbest radikallerle reaksiyona girerek veya onların etkisini nötralize ederek serbest radikallerin kimyasal yapılarını kararlı hale getirir. Antioksidan tayini, sağlık, gıda, farmasötik ve çevresel bilimler gibi birçok alanda kritik öneme sahiptir. Bu tayinler, hastalıkların önlenmesi ve tedavisinden, gıda kalitesinin artırılmasına, çevre koruma çalışmalarından kozmetik ürün geliştirilmesine kadar geniş bir yelpazede uygulanır. Bu nedenle, antioksidan kapasitenin doğru ve güvenilir bir şekilde belirlenmesi, hem bilimsel araştırmalar hem de endüstriyel uygulamalar açısından büyük değer taşır. Toplam antioksidan kapasitenin (TAC) doğrudan analiz etme yöntemlerinin geliştirilmesi, günümüzdeki araştırmalarda büyük önem taşımaktadır. TAC, karmaşık bir örnekte bulunan tüm antioksidanların toplam kapasitesini temsil eden bir birleşik parametredir. Bu çalışmanın amacı, antioksidan açısından zengin olduğu bilinen makroalglerin toplam antioksidan kapasitelerinin tayin edilmesi için basit, hızlı, ucuz, ön deriştirme işlemleri gerektirmeden fiber optik reflektans spektrofotometre (FORS) cihazı ve kullanılarak yeni bir yöntem geliştirilmesidir. Bu çalışmanın Fe(III)-FZ kompleksinin antioksidan bileşikleri ile reaksiyona girdiği ideal deney koşullarının belirlenmesi ve belirlenen bu koşullarda bir Fe(III)-FZ yönteminin geliştirilmesidir. İkinci hedef ise gıdaların TAC'lerini belirlemek için spektrofotometrik yöntemlere kıyasla daha hızlı ve daha basit bir yöntem olan reflektometrik yeni bir yöntem geliştirmektir. 562 nm'de maksimum absorbans veren mor/magenta renkli demir(II)-ferrozine (Fe(II)-FZ) kompleksi, genellikle demir bağlama kapasitesinin belirlenmesinde kullanılmasına rağmen, antioksidan tayin yöntemi olarak kullanılmamıştır. Ferrozin, demirin düşük oksidasyon basamağını son derece kararlı hale getirir ve bu özellik, demir(III) iyonlarının ferrozin varlığında antioksidanları kolayca okside etmesine ve kendisinin yüksek molar absorptiviteye sahip Fe(II)-FZ'ye indirgenmesine neden olur. Bu sayede birçok antioksidanın daha hassas bir şekilde tayin edilmesi mümkün hale gelir. Geliştirilen yöntemde antioksidan çözeltileri ile hazırlanan Fe(III)-Ferrozin reaktifi bir reçine üzerine immobilize edilmiş ve renkli Fe(II)-Ferrozin oluşumuyla ilişkili yansıma değişimi 562 nm'de ölçülmüştür. Sonuçlar, CUPRAC (Cu(II) İndirgenme Antioksidan Kapasitesi) ve Fe (III)-FZ yöntemleriyle karşılaştırılmıştır. Yöntem makroalg ekstraktlarına uygulanarak, troloks eşdeğeri cinsinden toplam antioksidan kapasite değeri hesaplanmıştır. Yöntem sonucunda Fe(III)-FZ yöntemi ile antioksidan kapasitesi ölçülemeyen Fisetin, Glutatyon, Morin ve α-tokoferol gibi antioksidanların toplam antioksidan kapasitesinin ölçüldüğü görülmüştür.

  Daha fazla göster
• Yükleniyor...

  Item type:Öğe, Erişim durumu: Açık Erişim ,

  Hava tahmin modelleri ve yüzdelik dilim regresyonu temelli hibrit güneş enerjisi öngörü sistemi geliştirilmesi ve uygulamaları

  (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2026-06-19) Biçer, Ayşegül; Şahin, Ahmet Duran; 511231002; Atmosfer Bilimleri

  Daha fazla göster

  Yenilenebilir enerji kaynakları, iklim değişiminden en az şekilde etkilenmek için kilit görevi görmektedir. Günümüzde artan teknoloji sayesinde yenilenebilir enerji kaynaklarına erişim kolaylaşmıştır. Ülkemizde hem sanayi hem de kişisel amaçlar için en çok kullanılan yenilenebilir enerji kaynağı güneş enerjisidir. Güneş enerjisinden üretilen elektriğin tahminlenmesi ise şebeke güvenliği ve ekonomik nedenler dolayısıyla önem arz etmektedir. Günümüzde, tahminleme için en çok kullanılan yöntem makine öğrenimi ve derin öğrenme metotlarıdır. Tezin ana amacı, güneş enerjisi santrallerinin gün öncesi elektrik üretimlerini tahmin etmek için kullanılan nokta tahminlerinin yetersiz kaldığı durumları belirlemek ve olasılık ve hava durumuna bağlı karar mekanizmasını geliştirmektir. Bu çalışmada, 3 adet güneş enerjisi santrali (GES) kullanılmış olup bunlar Konya (18MWe), Sivas (9MWe) ve Antalya (5,6MWe) illerinde yer almaktadır. Veri kaynağı olarak Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM)'nden alınan gözlem verileri ile Avrupa Orta Vadeli Hava Tahminleri Merkezi (ECMWF)'ne ait Entegre Tahmin Sistemi (IFS) modelinin yüksek çözünürlüklü (HRES) geçmişe yönelik çıktıları kullanılmıştır. Kullanılan iki veri setide 2 yıllık (2023 Ekim – 2025 Ekim) ve saatlik çözünürlüktedir. MGM ve IFS HRES veri setleri için berrak hava indeksi, güneş yükseklik açısı, son 3 saatteki bulutluluk miktarının standart sapması ile tarih ve saatin trigonometrik dönüşümleri özellik mühendisliği olarak eklenmiştir. Her iki veri seti, ham veri ve Çekirdek Temel Bileşen Analizi (ÇTBA) ile boyut indirgenerek elde edilen şekilde 2 farklı yolla modellere girdi olarak eklenmiştir. Nokta tahminlerinde doğrusal model olarak çoklu lineer regresyon (LR), doğrusal olmayan model olarak Ekstrem Gradyan Güçlendirme (XGBoost) modeli kullanılmıştır. Test periyodu ve 160 günlük gün öncesi operasyonel tahminler için Bulanık C Ortalamaları (BCO) ile ayrılan kümeler bazında hata analizi yapılmıştır. Noktasal modellerin öğrenme eğrileri incelenmiş ve lineer modellerin düzgün öğrenememe, XGBoost modellerinin ise ezberleme yaptığı görülmüştür. Olasılık uzayı elde etmek için Yüzdelik Dilim Regresyonu (YDR) kullanılmıştır. Doğrusal olarak, Çoklu Doğrusal Yüzdelik Dilim Regresyonu (ÇDYDR); doğrusal olmayan model olarak XGBoost tabanlı Yüzdelik Dilim Regresyonu (XGB YDR) eğitilmiştir. Bu eğitimler 10 ve 90 arasındaki 10'ar artışla tüm yüzdelik dilimlerin tahminlenmesi için tekrarlanmıştır. Sürekli Dereceli Olasılık Skoru (CRPS), Tahminlenen Aralık Kapsama Olasılığı (PICP) ve Tahmin Aralığı Normalize Edilmiş Ortalama Genişlik (PINAW) metrikleri ile performansları ölçülmüştür. Hava rejimleri, BCO kümeleme yöntemi kullanılarak; açık hava, bulutlu hava, geçişli bulutlu hava, karlı hava ve düşük ışınım havası olmak üzere 4 veya 5 kümeye ayrılmıştır. Her rejim için ortalama mutlak hata (MAE)'yı minimize eden yüzdelik dilim belirlenerek bir karar mekanizması oluşturulmuştur. Bu karar verme mekanizması ile 160 günlük operasyonel gün öncesi tahminler yapılmış ve nokta tahmini ile karar mekanizması tahminleri kıyaslanmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre; nokta tahmininde genellikle XGBoost modelleri LR'den daha iyi sonuçlar gösterirken ÇTBA girdisi çoğunlukla ham veriden daha kötü sonuçlar sağlamıştır. Nokta tahminlerinde 3 GES arasından en iyi normalize ortalama mutlak Hata (NMAE) %5,2 ile Hamal GES IFS HRES ham veri girdili XGBoost modelinden elde edilmiştir. Alibeyhüyüğü GES içinde en iyi model IFS HRES ham veri girdili XGBoost modeli olmuştur. Serra GES, dağlık ve karma iklimi nedeniyle eğitim ve operasyonel süreçlerde hem nokta tahminlerinde hem de karar mekanizması tahminlerinde en zorlu GES olmuştur. Noktasal tahmin modellerinde diğer 2 GES'den ayrışarak en iyi sonucu IFS HRES ÇTBA girdili LR modelinden almıştır. ÇTBA girdisi genellikle nokta tahminlerinin performansını düşürürken yüzdelik dilimler için lineer kalibrasyona yardımcı görev üstlenebildiği görülmüştür. Yüzdelik dilim regresyonları içinde XGBoost tabanlı modeller kendisine aşırı güvenen yüzdelik dilimler tahmin etmiş, çoklu doğrusal modeller ise geniş tahmin aralıkları sunarak temkinli davranmıştır. BCO ve YDR sayesinde elde edilen karar mekanizması sonuçları ile genel olarak nokta tahmini performansları iyileştirilmiştir. En belirgin iyileşmeler, ÇTBA girdili modellerde ve MGM veri setinde görülmüştür. En yüksek MAE iyileşme oranı %17,8 ile Hamal GES'te ÇTBA girdili ÇDYDR karar modeli ile sağlanmıştır. IFS HRES ve XGBoost ham veri modelleri gibi nokta tahminini güçlü yapan modellerde iyileşme oranı daha az olarak görülmüştür. Serra GES için ise genel olarak deterministik nokta tahminleri daha iyi performans sergilemiştir. Modeller birbirleri ile karşılaştırılabilmesi ve davranış kalıplarının görülebilmesi için optimizasyon yapılmadan taban model olarak kullanılmıştır. Gelecek çalışmalarda taban modelleri optimizasyon yapılarak geliştirilecektir. Serra GES'te gözlenen zorluklardan yola çıkarak gelecek çalışmalarda dağlık ve karma iklim bölgelerine özgü özellik mühendisliği ve veri temsili stratejileri araştırılacaktır. Ayrıca, sayısal hava tahmini yöntemlerinin yanı sıra uydu kaynaklı radyasyon tahmin ürünlerinin de veri seti genişletme amacıyla sisteme dâhil edilmesi planlanmaktadır. Son olarak, çalışamda kullanılan GES sayısının artırılması ve farklı kapasite ile teknolojilere sahip santrallerin analize dâhil edilmesi, önerilen yöntemin istatistiksel güvenilirliğini ve genellenebilirliğini güçlendirecektir.

  Daha fazla göster