FBE- Isı Akışkan Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/51
Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, sadece yüksek lisans düzeyinde eğitim vermektedir. Isı-Akışkan Programı Termodinamik, Akışkanlar Mekaniği ve Isı Geçişi konularında ileri seviyede araştırma, geliştirme ve öğretim faaliyetleri yapan bir programdır.

Gözat

Yazar "Ak, Süleyman Emre" ile FBE- Isı Akışkan Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Yüksek hızlı araçlar için silecek sisteminin aerodinamik optimizasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015) Ak, Süleyman Emre ; Güneş, Hasan ; 419018 ; Isı Akışkan
    Araç silecek sistemi kötü hava şartlarında sürücünün görüşünü arttırmak için geliştirilmiş önemli bir güvenlik ekipmanıdır. Silme işleminin gerçekleşebilmesi için silecek kolunun cama doğru belirli bir kuvvetle bastırılması gerekir. Artan araç hızıyla bu baskı kuvveti, ters yönde oluşan aerodinamik kaldırma kuvveti yüzünden azalır ve silme işlemi bozulmaya başlar. Aerodinamik kaldırma kuvvetlerini yenmek için silecek geometrisinde değişiklikler yapılmıştır. Günümüzdeki standart silecek sistemleri 160 km/h araç hızına kadar çalışabilmektedir. Bu projede Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri yardımıyla 240 km/h araç hızına kadar güvenli çalışabilecek bir silecek prototipi geliştirilmiştir. Üç boyutlu orijinal silecek geometrisi Teklas A.Ş.'den alınmıştır. Yapılan analizler Ansys-Fluent ticari yazılımı ile türbülanslı, sıkıştırılamaz ve zamandan bağımsız Şekilde modellenmiştir. Yapılan analizlerin daha kısa sürede tamamlanması için basitleştirilmiş bir akış hacmi yaratılmıştır. Bu akış hacminde aracın kaputunu ve ön camını temsil eden iki eğimli plaka ve silecek süpürgesi yer almaktadır. Sayısal sonuçların çözüm ağından bağımsız hale getirmek için farklı eleman sayılı çözüm ağları denenmiştir ve uygun olan çözüm ağı ile analizler yapılmıştır. Yarım araç modeli kullanılarak sürücü ve yolcu tarafındaki silecek süpürgesi ve silecek kolu performansı incelenmiştir. Yapılan analizlerde silecek sistemine etkiyen kaldırma kuvvetinin silecek kollarından geldiği görülmüştür, dolayısıyla silecek süpürgelerindeki baskı kuvvetini arttırarak silecek sisteminin toplam kaldırma kuvvetinin azaltılmasına çalışılmıştır. Yeni silecek modelleri elde etmek için silecek geometrisinin üç parçası incelenmiştir. Bunlar silecek rüzgârlığının profili, silecek yüksekliği ve silecek rüzgârlığı ile metal parça arasında kalan bağlantı yeridir. Silecek rüzgârlığının profili değiştirilirken rüzgârlık üzerinde oluşan vorteks yapısını azaltarak basıncın arttırılması hedeflenmiştir. Bununla birlikte rüzgârlık üzerinde maksimum basınç noktasının silecek süpürgesini bastırmak için daha iyi bir yere çekilmesi amaçlanmıştır. Bunları sağlayan profil bulunduktan sonra silecek rüzgârlığının arka kısmı geriye çekilerek daha fazla rüzgârlık alanı oluşturulmuş ve kaldırma kuvveti daha da azaltılmıştır. İncelenen ikinci geometrik parametre silecek yüksekliğidir. Bu analizlerde toplam yüksekliği 16 ile 19 mm arasında değişen silecek geometrileri test edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda silecek yüksekliğinin artması kaldırma kuvvetini azaltmış ve 18 mm yükseklikteki silecekten itibaren baskı kuvveti görülmüştür. Yapılan üçüncü inceleme bağlantı şeklidir. Burada silecek rüzgârlığı ile metal parça arasına bir bağlantı yapılması ile kaldırma kuvvetinin azalması sağlanmıştır. Rüzgârlık ile metal parça arasında yapılan bu bağlantı rüzgârlık üzerindeki vorteks yapısını azaltarak basıncı arttırmıştır. Yapılan üç geometrik analizden sonra en iyi performansı gösteren özellikler birleştirilerek yeni silecek prototipleri oluşturulmuştur. İlk olarak 19 mm yüksekliğe sahip silecek geometrisinin profili değiştirilmiştir. Sonra bu yeni elde edilen silecek geometrisi üçüncü tip bağlantı şekliyle birleştirilmiştir. Yeni elde edilen silecek geometrileri detaylı analizlerde incelenmiştir. İlk olarak orijinal geometri ve bir tane modifiye edilmiş geometri hızın değişiminin aerodinamik kuvvetlere olan etkisini incelemek için kullanılmıştır. Bu analizlerde beklenildiği üzere hız arttıkça direnç ve kaldırma kuvvetlerinin arttığı görülmüştür. Yapılan ikinci analiz basitleştirilmiş modelde silecek süpürgesine açı verilerek yapılmıştır. Bu analizlerde orijinal geometri ve elde edilen üç farklı modifiye edilmiş geometri kullanılmıştır. Bu analizlerde modifiye edilmiş geometrilerin tüm silecek açıları için orijinal geometriden daha iyi performans verdiği görülmüştür. Son olarak modifiye edilmiş geometriler yarım araç modeli üzerinde analiz edilmiştir. En iyi silecek geometrisi için sürücü tarafında 4,8 N iyileştirme yapılarak silecek sisteminde 1,1 N baskı kuvveti yaratılmıştır. Modifiye edilmiş geometrilerin analizinden sonra iyi performans gösteren silecek geometrisi kalıba uygun hale getirilerek üretilmiştir. Yeni üretilen silecek geometrisi için ön cam üzerinde X-sensör ekipmanıyla yüzey baskı kuvveti dağılımı bulunmuştur. Burada farklı açılar için silecek süpürgesinin yüzey baskı kuvvetleri ölçülmüştür. Bu testlerden sonra yeni silecek geometrisi Almanya'da Stuttgart Üniversitesi FKFS'de bulunan (Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart) termal rüzgâr tünelinde silme testlerinden geçirilmiştir. Testler sonucunda, yeni silecek geometrisi orijinal geometriye göre çok daha iyi sonuçlar göstermiştir ve yapılan sayısal analizler görsel olarak doğrulanmıştır.