FBE- Makine Mühendisliği Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, sadece doktora düzeyinde eğitim vermektedir.
Gözat
Yazar "Akalın, Özgen" ile FBE- Makine Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeGüç Silindiri Yağlama Ve Sürtünme Performansının Piston Elastik Deformasyonlarının Etkisi İle Birlikte Sayısal İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016-06-20) Günelsu, Özgür ; Akalın, Özgen ; 10109279 ; Makina Mühendisliği ; Mechanical EngineeringGeleneksel içten yanmalı motorlar ve bazı kompresörlerde olduğu gibi öteleme hareketli piston kullanan makinalarda, silindir ekseni boyunca öteleme hareketinin yanında piston bu eksene dik olarak yanal yönde de hareket eder. Piston eteği ile silindir arasındaki boşluğun mikron mertebelerinde olduğu düşünlürse, ortaya çıkan yanal hareket de çok küçük olmaktadır. Ancak, bu hareket pistonun ve segmanların yağlama performansı, dolayısıyla sürtünme kayıpları ve aşınmalar üzerindeki belirleyiciliği ile motor performansı ve ömrü üzerinde oldukça etkilidir. Piston-segman-gömlek yüzeyleri arasındaki etkişim, motorun verimini doğrudan etkileyen bir faktör olarak ve aynı zamanda yakıt ekonomisi, egzoz gazı emisyonları ve gürültü açısından da her daim incelenmeye devam edilecek bir konu olacaktır. Bu çalışma silindir içinde hareket eden içten yanmalı motor pistonunun yanal hareketini ve etek sürtünmesinin güç silindirinin toplam sürtünme kayıpları içindeki payını belirlemeyi amaçlamaktadır. Bu amaçla, detaylı bir model oluşturularak karma yağlama rejiminde piston ikincil dinamiğini çözen ve piston eteği ile silindir duvarı arasındaki etkileşimden kaynaklanan sürtünme kaybını hesaplayan bir MATLAB kodu yazılmıştır. Piston hareketi üzerindeki etkilerinin öneminden dolayı etek yağlaması üzerinde özellikle durulmuştur. Pürüzlü yüzeyler ile pürüzsüz yüzeyler arasındaki akışların karşılaştırılmasına olanak sağlayan basınç ve kesme akış faktörleri eklenerek uyarlanmış Reynolds denklemi kullanılarak etek ve gömlek yüzey işleme özelliklerinin yağ filmi üzerindeki etkisi hesaba katılmıştır. Yüzey pürüzlerinin katı temasının modellenmesi amacıyla bir pürüz temas modeli eklenmiştir. Bunun yanında, yağ filminin sürekliliği de incelenmiş ve iki boyutlu akışta yağ filminin koptuğu sınır, Reynolds akış ayrılması yaklaşımı kullanılarak hesaplanmıştır. Oda sıcaklığındaki profili bilinen soğuk piston eteğinin durağan çalışma şartlarındaki sıcaklıklarda göstereceği değişim ısıl genleşmesinin hesaplanması ile elde edilmiştir. Yağ basıncı ve temas yükleri altında gerçekleşen ve çalışma esnasında etek yağlama bölgesindeki profilin değişmesine yol açan elastik deformasyonların etkisi ise her zaman adımında anlık değerlerinin hesaplanması ile modele katılmıştır. Model ile elde edilen ve farklı şartlara ait sonuçlar verilerek karşılaştırılmıştır. Etek profilinin etkisinin incelenmesi amacıyla tepe noktası ile beraber fıçı profili ve pistonun ovalliği değiştirilerek farklı örnek durumlar ortaya çıkarılmıştır. Sadece fıçı profilin incelendiği durum çalışmasında, tepe noktası nominal etek çapı olmak üzere, üst ve alt noktalara doğru olan çap daralması değiştirilerek, arttırılmış ve azaltılmış fıçı etkisi yaratılmıştır. Tepe noktasının konumunun etkisi için ikinci bir inceleme grubu, fıçı formun bozulmadan aşağı ve yukarı kaydırılması ile elde edilmiştir. Üçüncü grup ise perno eksenine dik olan simetri düzlemi üzerindeki profil sabit olmak üzere çevresel yönde gerçekleşen çap daralmasının arttırılıp azaltılması ile oluşan oval profil değişimini içermektedir. Bu farklı profiller ile elde edilen sürtünme kayıpları karşılaştırılmış ve daha yüksek yağlama performansı sağlayacak alternatif bir etek profili önerilmiştir. Bunun yanı sıra, hidrodinamik yağlama üzerinde iki yönlü etkisi olan yağ viskozitesi de incelenen tasarım parametrelerinden biri olarak seçilmiştir. Viskozitenin artması ile azalan katı temasına karşı viskoz kesme kuvvetlerinin artış göstermesi beklenen bir sonuçtur. Model, bu paramatrenin nihai etkisinin hesap edilerek optimum değerler önerilmesi amacıyla kullanılmıştır. Hidrodinamik yağlamaya etki eden önemli faktörlerden biri de pistonun hareket yönüne göre önünde mevcut olan, silindir duvarı üzerindeki yağ miktarıdır. Yukarıda anlatılan farklı tasarımlar iki farklı giriş yağ miktarı sınır şartı için ayrı ayrı incelenmiştir. İlki kısmi yağlama olarak adlandırılmış olan 20 µm yağ film kalınlığı, ikincisi ise 40 µm ile tam yağlama şartı olarak alınmıştır. Bu şekilde etek ve silindir arasına yağ taşıyan mekanizmaların piston sürtünmesine etkisi de araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara bakıldığında genel olarak sürtünme kaybı ve yüzeylerin katı teması açısından kritik zaman aralığının ateşlemenin gerçekleştiği üst ölü noktadan yaklaşık 40° krank mili açısından itibaren başladığı görülmüştür. Ayrıca beklendiği üzere, kısmi yağlama şartları altında sınır yağlamanın sürtünme kaybı üzerinde daha etkili olduğu, tam yağlama durumunda ise hidrodinamik kayıpların arttığı gözlemlenmiştir. Kısmi yağlama şartlarında, yağ viskozitesinin düşmesi sürtünmeyi arttırdığı, yükselmesinin de belirgin bir iyileşme sağlamadığı görüldüğünden refereans motor yağının kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca, incelenen durumlar arasında en düşük ve en yüksek sürtünme kayıpları etek oval formunun, sırasıyla, azaltılmış ve arttırılmış durumlarında gözlemlenmiştir. Fıçı profilin artması ve tepe noktasının etek uzunluğunun \%10'u kadar aşağı kaydırılması ile sürtünme kayıplarının az da olsa düştüğü görülmüştür. Ayrı ayrı incelenen bu üç parametrenin en iyi sonucu verdiği durumların birleştirilmesi suretiyle alternatif bir etek profili önerilerek model tekrar çalıştırılmıştır. Ancak elde edilen sürtünme kaybının oval formun tek başına azaltılarak elde edildiği durumdan daha yüksek olduğu görülmüştür. Bu durumda, kısmi yağlamada ve verilen motor çalışma şartlarında incelenen etek profil parametrelerindeki değişimin etkisinin lineer olmadığı sonucuna varılmıştır. Yalnızca oval formun değiştirilmesi sürtünme kayıpları açısından en olumlu etkiyi yapabilmektedir. Piston eteği ile silindir arasına giren yağ miktarının artması ile katı temasının azalması sonucu sürtünme kayıplarında belirgin bir iyileşme elde edilmiştir. Tam yağlama şartlarında, fıçı profilindeki değişimin kısmi yağlamaya göre ters bir etki gösterdiği gözlemlenmiştir. Bunun yanında, yağ viskozitesindeki artışın da tam yağlama için ihmal edilemeyecek kadar etkili olduğu bulunmuştur. Alternatif etek profili ve yüksek viskoziteli yağın kullanıldığı önerilen durum için bu çalışma şartlarında oldukça düşük sürtünme kaybı sonuçlarına varılabileceği görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışma ağır ticari karayolu taşıtlarında kullanılan bir dizel motorun sürtünme performansını iyileştirecek şekilde etek profilini belirleyen tasarım parametreleri ve yağ viskozitesi için değişiklik önerileri öne sürmüştür. Bu öneriler, oluşturulan kapsamlı yağlama modeli ve piston ikincil dinamiği çözücüsü yardımıyla incelenmiştir. İçten yanmalı motor güç silindirinin tasarımında, herhangi bir tasarım parametresinin piston grubunun özellikle segman gibi diğer önemli parçaları üzerindeki etkilerinin de dikkate alınması gerekliliğinin farkında olmak kaydıyla, elde edilen modelin daha gelişmiş analizlerde kullanılmak üzere geliştirilebilecek temel bir araç olarak kullanılmaya uygun olacağı söylenebilir.
-
ÖgeKaburga Tasarım Parametrelerinin Motor Bloğundan Yayılan Gürültü Üzerine Etkileri(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-09-10) Balcı, Ender ; Akalın, Özgen ; 10014472 ; Enerji ; EnergyBu çalışmada, motor blokları üzerinde yaygınlıkla kullanılan kaburga elemanların tasarım parametrelerinin motordan yayılan gürültü üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, sonlu elemanlar ve sınır elemanlar yöntemlerinin birlikte uygulandığı bir metodoloji kullanılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi, motorun tahrik kuvvetleri altında yüzeyde oluşan titreşim seviyelerinin hesabı için kullanılırken, sınır elemanlar yöntemi problemin akustik tarafı olan, yüzey hızları ile mikrofonlar arasındaki transfer fonksiyonlarının hesabında kullanılmıştır. Söz konusu metodoloji kullanılarak, ele alınan örnek bir motor için motor bloğu üzerinde farklı kaburga elemanların gürültü sonuçları hesaplanmıştır. Böylelikle farklı kaburga tasarım parametrelerinin motor bloğundan yayılan gürültü üzerine etkileri çıkarılmış, bu parametrelerin en efektif ne şekilde kullanılması gerektiği ortaya konmuştur.
-
ÖgeNumerical modelling and simulation of a squeeze film damper(Institute of Science And Technology, 2020-06-15) Akbulut, Ekin ; Akalın, Özgen ; 503161719 ; Mechanical Engineering ; Makine MühendisliğiThe squeeze film damper is known as a type of hydrodynamic journal bearings which are used in different machines and industries such as automotive turbochargers, aircraft engines, gas turbines and compressors. It is used to improve rotordynamic response of a machine and ensures a stable operation. It also can be used to reduce vibrations due to unbalance of rotor and to reduce the loads transmitted to structural component. A typical squeeze film damper has a stationary housing and a journal which is prevented from rotation. The stationary and rotating components are separated by a film lubricant. The journal center performs an orbital motion around housing axis and this motion causes oil movement. The journal squeezes oil out from the journal surfaces and this squeeze action generates oil film pressure and provides useful cushioning. The objective of this thesis is to develop a numerical model by using MATLAB for a squeeze film damper based on Reynolds equation including fluid inertia. Oil film pressure and circular shaft orbit is simulated by using this model. Sensitivity analyses are completed to simulate the effect of different oil properties, operating conditions, and damper geometry. It is aimed that this model would serve as a basis for an evolving program that can be used in the development of future squeeze film dampers. The analytical model is validated with the experimental data found in literature. The analytical model results showed a good agreement with experimental data in terms of pressure values and behavior of the system. The oil film pressure distribution and oil film thickness along the circumference of the SFD are calculated and plotted. The maximum oil film pressure occurs at closest to the minimum film thickness location. Rotor unbalance load is strictly dependent on whirling speed. Therefore, once speed increased, unbalance load also increased. Increased unbalance load resulted with higher oil film pressures since oil is squeezed more between journal and housing surface and it created more reaction force. Final journal orbit became circular once it reaches to steady-state condition for different analyzed speeds. Due to rotor weight, the shaft orbit centers are not aligned with geometric center of housing. For higher speeds, orbit center is found closer to geometric center. Since smaller Reynolds numbers are analyzed, the significant effect of fluid inertia has not been observed. Rotor weight increase provided more oil film pressure due to oil is squeezed more. Simple central groove is modeled to divide the damper geometry into two identical segments. Peak pressures are occurred at each side of damper. Pressure decreased at groove location and this pressure decrease caused that system reached to balance condition at higher eccentricities. Groove is added to the system which journal is whirling at fixed eccentricity. In this system, pressure decrease due to groove is seen more clearly.