FBE- Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/78
Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, sadece yüksek lisans düzeyinde eğitim vermektedir

Gözat

Yazar "Çiylez, İbrahim" ile FBE- Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Dizel Motorlarda Yanma Gürültüsünün Transfer Fonksiyonunun İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017-01-20) Çiylez, İbrahim ; Erol, Haluk ; 10135941 ; Makina Dinamiği, Titreşim ve Akustik ; Machine Dynamics, Vibration and Aquistics
    Otomobillerde titreşim ve gürültüyü etkileyen alt sistemlerden biri olan motor, aracın en kritik alt sistemi olmakla beraber, türüne göre karakteristiği farklılık gösterir. Araçlarda kullanılan içten yanmalı motor tipleri benzinli ve dizel motorlar olarak ikiye ayrılmaktadır. Bunlardan yaygın kullanıma sahip olan dizel motorlar, Dr. Rudolf Diesel tarafından 1892’de keşfedilmiştir. Araçlarda kullanılan dizel motorlar, ürettiği yüksek tork ve düşük yakıt tüketimi ile birçok araç kullanıcısının tercihi olmaktadır. Dizel motorların bu avantajlarının yanında dezavantajları da bulunmaktadır. Bunlardan bir tanesi olan titreşim ve gürültü seviyeleri, dizel motorların en büyük problemlerindendir. Dizel motorlar yapısı gereği, havayı daha fazla sıkıştırarak dışarıdan enerji gerektirmeksizin yanma prosesini gerçekleştirebilmektedir. Bu yanma sonucu oluşan silindir içerisindeki basınç, benzinli motorlardan kat kat fazla olmaktadır. Silindir içerisindeki basınçta oluşan ani artış, dizel motorlarda yanma gürültüsünü oluşturmakta ve bu gürültü kullanıcı tarafından hissedilmektedir. Bu tez çalışmasında, dizel motorlarda yanma gürültüsü incelenmiş, yanma gürültüsünün transfer fonksiyonunun sonlu elemanlar ve sınır elemanlar yöntemleri ile elde edilmesi amaçlanmıştır. Yanma gürültüsünün transfer fonksiyonu, yapının içerisinde yanma gürültüsünün ne kadar zayıflatıldığını belirleyen, yanma gürültüsü için kritik bir fonksiyondur. Bu transfer fonksiyonu literatürde anlatılan test metotlarından regresyon analizi ile transfer fonksiyonun eldesi yöntemi kullanılarak, deneysel olarak bulunmuştur. Daha sonra bu deneysel çalışmalar ile CAE çalışmaları sentezlenerek yanma gürültüsü transfer fonksiyonunun doğrulama çalışmaları yapılmıştır. Giriş bölümünde, dizel motorlarla ilgili genel bilgiler verilmiş olup dizel motorlarda bilinen gürültü kaynaklarından bahsedilmiş, yanma gürültüsünün üzerinde durulmuştur. Yanma gürültüsünün parametreleri olan transfer fonksiyonu ve silindir içi basıncı arasındaki ilişki anlatılmıştır. Bu bilgileri destekler yönde yapılan literatür araştırmasındaki çalışmalar sıralanmıştır. İkinci bölümde ise bu tez çalışmasında yapılan deneysel ve CAE çalışmalarının dayandırıldığı teorik bilgiler verilmiştir. Titreşimin temelleri, akustik dalgaların teorisi ve kullanılan CAE metotları, sonlu elemanlar ve sınır elemanları metotlarına değinilmiştir. Daha sonra ki bölümde, bu tez kapsamında bahsedilen yanma gürültüsü transfer fonksiyonunu elde etme yöntemleri anlatılmıştır. Bu metotlar, deneysel yöntemler olmakla beraber bu tez kapsamında kullanılan metot, ses kaynaklarının ayrıştırılması ve regresyon analizidir. Bu metotlar ile motordan yayılan toplam gürültünün, gürültüye katkıda bulunan kaynaklara ayrıştırılması sağlanmaktadır. Kaynakların ayrı ayrı elde edilmesi sayesinde, özel olarak yanma gürültüsünün değeri belirlenmektedir. Daha sonra yanma gürültüsünün değeri ile ölçülebilen bir değer olan silindir içerisindeki basıncın arasında lineer bir ilişki aranmaktadır. Regresyon analizi ile bu ilişki elde edilerek yanma gürültüsünün transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Elde edilen yanma gürültüsünün transfer fonksiyonları 1/3 oktav bantlarında gösterimi yapılarak 4 farklı mikrofondan ölçülen gürültünün ve 4 mikrofonun ortalaması olan gürültünün transfer fonksiyonları elde edilmiştir. Dördüncü bölümde ise bu tezin amacı olan CAE çalışmaları için sonlu elemanlar modelinin kurulumu anlatılmıştır. Daha sonra kurulan dizel motorun sonlu elemanlar modeli ile modal analiz ve frekans cevabı analizleri yapılmıştır. Bu analizler sonucu, yapının doğal frekansları ve dış yüzeyinde oluşan yüzey hızları elde edilmiştir. Kullanılan bir diğer metot olan sınır elemanları yöntemi için gerekli olan yüzey hızları LMS Virtual Lab. programında görsel bir şekilde incelenmiş, yüzey hızlarının frekanslara göre hangi parçalar üzerinde yoğun olduğu belirlenmiştir. Yine LMS Virtual Lab. programında sınır elemanları ağı kurularak akustik model hazırlanmıştır. Akustik modelin kurulumu tamamlandıktan sonra yaygın olarak kullanılan ATV metodu ile akustik analizler tamamlanmıştır. Elde edilen ilk sonuçlar, deneysel çalışmaların sonucu olan yanma gürültüsü transfer fonksiyonları ile karşılaştırılmıştır. İki sonuç arasındaki farklar belirlendikten sonra ortaya çıkan sonuç farklılıklarının kök sebepleri araştırılmıştır. Yapılan parametrik çalışmalar sonucunda test ve CAE sonuçları yakınsamış, yanma gürültüsünün transfer fonksiyonu sayısal analizlerle doğrulanmıştır. Sonuçların 2000 Hz 1/3 oktav bandı haricinde %5’in altında hata oranına sahip olduğu görülmüştür. 2000 Hz’te ise ortaya çıkan sonuçlar supap mekanizmasının muhafazasının malzeme özelliklerinin lineer kabulünden dolayı ortaya çıktığı görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışma, dizel motorlarda yanma gürültüsünün transfer fonksiyonunun sonlu elemanlar ve sınır elemanları yöntemleri kullanılarak elde edilmesini amaçlamıştır. Bu sayısal metotlar ile deneysel olarak elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılarak doğrulama çalışması yapılmıştır. Bu sonuçlar ışığında CAE destekli çalışmaların NVH alanında kullanılabilirliği gösterilmiştir ve yanma gürültüsünün daha iyi anlaşılabilmesi için yanma gürültüsü transfer fonksiyonu üzerine çalışmalara ışık tutması ve sayısal metotların kullanımının artırılmasına katkı sağlaması amaçlanmıştır.