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
Sustainable Development Goal "none" ile FBE- Makine Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeAlüminyum metal köpük içinde darbeli akışın ısı geçişine etkisi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Arbak, Altay ; Özdemir, Mustafa ; 692757 ; Makine MühendisliğiBu çalışmada bir yüzeyinden sabit ısı akısı (12787 W/m^2) uygulanan, metal köpük ile doldurulmuş kanal içerisindeki ısı geçişi zamana bağlı olarak incelenmiştir. Kullanılan alüminyum metal köpük 20 ppi gözenek sıklığına ve % 91,8 gözenekliliğe sahiptir. Akışkan olarak su kullanılmıştır. Kurulan deney tesisatı yardımıyla ilk olarak Forchheimer akış rejimi için deneysel basınç düşüşü-hız ilişkisi elde edilmiştir. Bu sonuçlar analiz edilerek metal köpüğün geçirgenliği ve şekil sürüklenme katsayısı hesaplanmıştır. Ortamın geçirgenliği 3,94x10^-8 ± 1,16x10^-9 m^2, şekil sürüklenme katsayısı 0,087 ±0,002 olarak bulunmuştur. Düz akış için yapılan ısı geçişi deneyleri sonucunda, ölçülen yüzey sıcaklıkları ve akışkan giriş sıcaklıklarından yerel Nusselt sayısının konum ile değişimi elde edilmiştir. Yüzey ortalaması alınmış sıcaklık değerleri kullanılarak ortalama Nusselt sayıları hesaplanmıştır. Yüzeydeki sabit ısı akısı 23444 W/m^2 değerine yükseltilerek sonuçların 12787 W/m^2 değeri ile uyumuna bakılmış ve sonuçların yakın olduğu görülmüştür. Daha sonra her iki ısı akısı için yapılan deneylerden elde edilen ortalama Nusselt sayıları Reynolds sayısı ile ilişkilendirilerek bir korelasyon elde edilmiştir. Zamana bağlı ısı geçişi deneylerinde, kanalın girişindeki akışkan hızı darbeli olarak değişirken ısı akısı sabit tutulmaktadır. Deney tesisatında bulunan selonoid valf yardımıyla farklı frekans ve genlikte, kare dalga şeklinde zamana bağlı, ortalama akışkan hızı elde edilmiştir. Üç farklı genlik (0,034, 0,068, 0,096 m/s) ve üç farklı frekans (valf çalışma frekansı, 0,07, 0,10, 0,17 Hz) için deneyler yapılmıştır. Deneysel olarak Nusselt sayısının boyutsuz frekans ve boyutsuz genlik ile ilişkilendirilebileceği gösterilmiştir. Bununla birlikte, genliğin ısı geçişi üzerindeki etkisinin frekansa göre daha fazla olduğu anlaşılmıştır. Her üç genlikte de frekansın artması ısı geçişini arttırmıştır. Comsol yazılımı kullanılarak iki boyutlu, zamandan bağımsız ve zamana bağlı gözenekli ortam modelleri oluşturulmuştur. Düz akış ve zamana bağlı akış için deneysel Nusselt sayılarına en yakın sonucu veren dispersiyon katsayıları ayrı ayrı bulunmuştur. Düz akış için, dispersiyon iletkenliği ortalama akışkan hızı ile ilişkilendirilmiştir. Darbeli akış için, dispersiyon iletkenliği boyutsuz frekans ve boyutsuz genliğin fonksiyonu olarak verilmiştir.
-
ÖgeAort kapağı kan akımının katı-sıvı etkileşim yöntemiyle sayısal incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Amindari, Armin ; Kırkköprü, Kadir ; 712131 ; Makine MühendisliğiGünümüzde, insan ölümlerinin başlıca sebebi kalp hastalıkları olup bu hastalıkların çoğu ise kapak kusurları ile ilgilidir. Bu kusurların tedavisinde uygulanacak tedavinin kararlaştırılmasında, kusurun karakterize edilmesi ve hastalığın ciddiyetinin belirlenmesi hayati önem taşımaktadır. Günümüzde bu teşhisler, tıbbi görüntüleme temellidir ve teşhisi yapan hekimin tecrübesine bağlı olarak özel biçimde yapılmaktadır. Bununla birlikte, ileri seviyede hastalıklarda aort kapaklarının mekanik ve prostetik kapaklarla değişimi sağlanmaktadır. Yapay kapakların tasarımı ve kullanılan malzemenin, gerçek aort kapak fonksiyonunu yerine getirecek şekilde belirlenmesi için, aort kapak dinamiği ve malzemesinin mekanik özelliklerinin doğru bir şekilde anlaşılması gerekmektedir. Bu tez, aort kapağının elastisitesi ve geçen kan akışının sayısal ortamda modellenmesi ile ilgilidir. Çalışma kapsamında, aort kapağında gerçekleşen kan akışı ve kapak elastodinamiğinin sayısal olarak modellenmesi için bir metodoloji oluşturulması hedeflenmiştir. Bu metodoloji ile kapak kusurlarının kan akışı üzerinde oluşturduğu etkiler doğru ve hassas şekilde modellenebilecektir. Aort kapak yapısı, kan akışının oluşturduğu dinamik basınçlar altında deforme olarak kalpten bütün vücuda doğru tek yönlü kan akışını sağlamaktadır. Bu sebepten kan akışı ve aort kapak yapısı güçlü bir etkileşim içindedir. Kan akışı ve kapak elastodinamiğini gerçeğe yakın ve doğru bir şekilde modellemek için her iki çözüm alanı olan kan akış alanı ve aort kapağı katı alanının eş zamanlı ve birlikte çözülmesi gerekmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, ileri bir mühendislik tekniği olan katı-sıvı etkileşim metotları kullanılarak, kan akışı ve aort yapısal alanlarının eş zamanlı çözülmesi için bir modelleme metodolojisi oluşturulmuştur. İlk aşamada iki boyutlu ideal aort kapak modelleri oluşturularak aort kapak üzerinde meydana gelen kireçlenme probleminin kapak dinamiği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bir sonraki aşamada ise farklı hastalık grupları belirlenerek gerçek ve hastaya özel üç boyutlu katı-sıvı etkileşim modelleri oluşturulmuştur. Sayısal sonuçlar gerçek ölçüm sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve metodolojinin hassasiyeti değerlendirilmiştir. Tezin son bölümünde ise aort kapak malzemesinin doğrusal olmayan mekanik özelliklerinin kan akışı ve kapak dinamiği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu aşamada, üç farklı malzeme modeli kullanılarak farklı katı-sıvı etkileşim kontrol modelleri oluşturulmuştur. Bu şekilde, kapak malzemesinin doğrusal olamayan özelliklerinin kapak stabilizasyonu ve ayrıca kireçlenme riski üzerindeki ektisi detaylı ve sayısal olarak incelenebilmiştir. Yapılan hesaplamalara göre kolajen fiberlerinin kapak kapanış evresindeki titreşimini düşürüp, kapağın kararlılığını artırdığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, kolajen fiberlerinin çevresel yöndeki konumlanması, aort kapağın başlangıç pozisyonuna daha hızlı ve rahat şekilde dönmesini sağladığı ve bu şekilde kapak boyunca tek yönlü akışın sağlanmasında önemli rol üstlendiği gözlemlenmiştir. Öte yandan, malzemenin doğrusal olmayan elastisite özelliği sebebiyle kireçlenme problemini ciddi derecede azaldığı ve bu sebepten stenoz riskinin azaldığı sonucuna varılmıştır.
-
ÖgeConstitutive failure modelling and analysis of steel wire rope structures subjected to impact loading(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Candaş, Adem ; İmrak, Cevat Erdem ; 685723 ; Mechanical Engineering DepartmentDynamic fracture is an important research topic in the science of fracture mechanics. The crack initiation and propagation is a problem that has received considerable attention because of its technical consequences. In case of impact loading and related failure mechanism both in macro- and micro-level should be carefully investigated. An impact load may adversely affect the system's operation, especially in cases where brittle structural elements are subjected to this load. Besides, brittle materials have advantages such as hardness and wear resistance, their deficiencies in terms of toughness and brittleness significantly restrain their usage in practice. This is the main reason that the problem of crack propagation at both macro- and micro levels is a problem of frequent discussion in the recent literature. The dynamic fracture behaviour of brittle materials that contain micro-level cracks were examined when material subjected to impact loading. The investigation on the effect of micro-cracks on the crack propagation was carried out in the first step. The macro-crack initiates from notch tips in the Kalthoff– Winkler experiment, a classical impact problem. A micro-crack cluster was designed to decelerate this crack propagation. To define pre-defined micro-cracks in three-dimensional space, a two-dimensional micro-crack plane definition was proposed in the bond-based Peridynamics (PD). PD is a non-local form of classical continuum theory. Randomly distributed micro-cracks with different number densities in a constant area and number in expending area models were examined to monitor the toughening of the material. The velocities of macro-crack propagation and the time required for completing fractures were considered in several pre-defined micro-cracks cases. It has been observed that toughening mechanism only initiates by exceeding a certain number of micro-cracks; therefore, it can be said that there is a positive correlation between the density of pre-defined micro-cracks and macro-crack propagation rate and, also, toughening mechanism. The classical impact problem was explained in details and then, wire rope structures that one of the most important elements in material handling were examined. The complexity of material handling area needs to manage many different machine and equipment. Therefore, accidents can inevitably occur in these areas. However, in general, there are further factors that affect the failure of ropes in an accident. Wire ropes are designed for static axial loading owing to its nature of structure. In that manner, an impact load can result in an undetermined mechanical response of the rope. Moreover, corrosion, insufficient lubrication, porosities in the working area, and wear can decrease the strength of wire ropes. The lifetime prediction of a rope system is a very complicated task because of the complex structure of ropes and different loading conditions. However, to determine the reliability of material handling require more specific information about each element. With the help of proposed methods and findings in Kalthoff-Winkler problem, a theoretical scheme of analysing cable systems and wire ropes subjected to impact load with peridynamics was handled. Numerical studies were carried out, and the simulation parameters were discussed. It can be estimated that the failure of a wire in a strand does not affect its neighbours, because crack propagation in a wire cross-section ends at the outer surface of that wire. The resulting stress concentration that will cause crack propagation in adjacent wires is not observed. However, of course, there is some local transition of the load should be taken into account because of inter-contact states between wires. With regard to this, the work presented in this study can be extended to examine the inter-contact interaction between wires. As a consequence, the effect of micro-cracks on a macro-crack propagation was investigated in Kalthoff-Winkler problem. The one most obvious finding to emerge from this study is that the less than a certain number of randomly located micro-cracks around the crack tip has no positive effect on fracture toughening mechanism. Nevertheless, adding more amounts of pre-defined micro-cracks in the same region can decrease crack propagation velocity and significantly increase the toughness. The second major finding was that there needs a certain number of micro-cracks for occurring of toughening effect. This study has found that an insufficient number of micro-cracks cannot decelerate the propagation of cracks. A certain number of micro-cracks should be placed in the body in order to obtain the toughening effect. In general, therefore, it seems that the density of micro-cracks in a constant area and the number of micro-cracks in expending areas are significant parameters on toughening mechanism in a brittle material subjected to impact load. The findings of this investigation complement those of earlier studies. These findings support the PD's competence as an alternative to classical continuum mechanics for modelling of fracture and thus, designing of strengthen geometries. Although the study has successfully demonstrated that crack propagation and fracture characteristics, it has certain limitations in terms of properties of micro-cracks. Dynamic crack propagation and failure in a wire cross section were studied. The programs used in the study were evaluated. Developed scripts that can be useful for further researchers were provided. Compared with average velocities in m-convergence tests, velocities in δ-convergence tests differentiate much more. It can be inferred that the minimum value of m (as an indicator of material points within a horizon) should be 3 for the models with given parameters and dimensions. The average velocities of m = 3,4, and 5 models are very close to each other. The data for δ = 0.00450 test should be considered an outlier because the crack did not propagate in contrast to other models. This result indicated that the horizon value, δ = 0.00450 is not applicable for the model with given parameters. With the understanding of wave progression and mode transition relation, the model δ = 0.0015 can be considered as a better parameter choice for the given model. The Mode I crack opening transition in the reference model indicates a routing of the crack in horizontal direction. These findings are thought of as a basis for the simulation of fracture mechanisms in wire ropes with PD.
-
ÖgeDüz labı̇rent keçelerde oyuk oluşumunun sızdırmazlık performansına etkisi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Yalçın, Uğurcan ; Kırkköprü, Kadir ; 633378 ; Makine MühendisliğiGaz türbinli motorlar birçok uygulama alanı olan, son derece ileri teknoloji içeren akım makinaları çeşitlerinden birisidir. Genel olarak havacılık sektöründe yaygın olarak kullanılsa da, güç üretim sistemleri, denizcilik gibi uygulamalarda da tercih edilmektedir. Havacılıkta kullanılan gaz türbinli motor çeşitleri, farklı amaçlar için yapısı değiştirilerek kullanılabilmektedir. Turbofan, turbojet, turboprop ve turboşaft motor çeşitleri havacılıkta kullanılan gaz türbinli motor çeşitleridir. Bütün bu motor çeşitleri için genel çalışma prensibi benzer olsa da, elde edilen gücü kullanma şekilleri farklılık göstermektedir. Turbofan motorlarda üretilen güç bir fanı çevirmek için kullanılır. Turbojet motorlarda ise türbinden çıkan yüksek enerjili akışkan itki sağlar. Turboprop ve turboşaft motorlarda ise uçak veya helikopter pervanesinin döndürülmesi amaçlanmaktadır. Uzun yıllardır geliştirme sürecine tabi tutulan gaz türbinli motorlar, günümüzde çok yüksek teknolojiye sahip makine çeşitleri olmuşlardır. Bu aşamadan sonra verim üzerinde katkı sağlayacak çok detay çalışmalar yapılmaktadır. Yüksek sıcaklıklara dayanabilen malzemelerin geliştirilmesi, aerodinamik olarak daha iyi tasarlanmış kompresör veya türbinlerin yapılması, sızdırmazlık performansını artıracak elemanların geliştirilmesi büyük motor şirketlerinin amaçları olmuştur. Daha yüksek sıcaklığa dayanabilen malzemeler sayesinde türbinlerin çalışma sıcaklığı artırılabilecek ve motordan elde edilen güç çıktısı artacaktır. Bu sebeple malzeme teknolojisi motor tasarımında kritik bir öneme sahiptir. Motor üzerinde performansa etki eden diğer bir kritik parametre ise ikincil hava sistemlerinin kullanılmasıdır. İkincil hava sistemlerinin temel amacı belirlenmiş bölgeler için sızdırmazlık, soğutma veya sıcak gaz girişinin engellenmesidir. Bu amaçları gerçekleştirebilmek için motorun ana akış yolundan basıncının yükseltilmesi için enerji harcanan hava çekilerek, motorun ilgili bölgelerine gönderilmektedir. Bu basınçlandırılmış hava türbin kanatçıklarının soğutulması, yüksek basınç türbini disklerinin sıcak gaz girişinden korunması, karter bölgesinden yağın dışarı kaçmasını engellemek gibi amaçlar için kullanılmaktadır. Kullanılan bu ikincil akışlar havası, motordan elde edilecek güçten bir kayıba sebep olmaktadır. İkincil hava sistemleri için kullanılan hava miktarı motor performansı üzerinde negatif bir etkiye sahip olduğu için, motor tasarım sürecinde bu hava miktarının kontrol edilmesi ve belirli bir limitte kalması amaçlanır. Bu sebeple akış miktarını kontrol edebilmek için farklı tipte elemanlar kullanılmaktadır. Ancak en yaygın kullanılan eleman çeşitleri labirent keçeler, karbon keçeler ve fırça keçelerdir. Motor performansı üzerindeki etkisi ve çalışma şartlarının güvenli bir şekilde sürdürülmesi için akışı kontrol eden keçe elemanlarının tasarımı kritik bir öneme sahiptir. İyi tasarlanmamış bir keçe sebebiyle, türbin kanatçıkları yeterli soğutulamayabilir ve motorun kullanım ömrü kısalabilir, karter bölgesinden dışarı yağ kaçması sebebiyle motorda yangın görülebilir. İkincil hava sistemleri akışının kontrol edilmesinde yaygın olarak labirent keçeler kullanılmaktadır. Karbon ve fırça keçeye göre sızdırmazlık performansı daha düşük olsa da, geleneksel üretim yöntemleriyle üretildikleri ve tasarımları kolay olduğundan tercih edilmektedir. Labirent keçeler temel olarak ani daralma ve genişleme sonucunda akışkanın enerjisini kaybetmesi prensibine göre çalışmaktadır. Duran ve dönen yüzey arasından geçen akışkan ani daralan-genişleyen kesitlerde enerjisini kaybeder. Bu tez kapsamında labirent keçelerin termal yükler, manevra yükleri gibi sebeplerden dolayı açıklığının kapanması sonucunda karşı yüzeyde oyuk oluşturması durumunun akış üzerindeki etkileri incelenmiştir. Öncelikle HAD metodolojisi literatür ve test sonuçları ile doğrulanmıştır. Doğrulanan modelleme metodolojisi yardımıyla, oyuk oluşması durumunda akış yapısının nasıl değişebileceği ve farklı parametrelerin etkileri gözlenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, farklı sebeplerden dolayı açıklığın kapanması ve karşı yüzeyde oyuk oluşturduktan sonra labirent keçe dişinin eski konumuna dönmesi durumu incelenmiştir. Bu incelemede keçe dişi oyuk dışında çalışmaktadır. Farklı oyuk derinliklerinin, farklı keçe açıklarında ve basınç oranlarında akış üzerindeki etkisi incelenmiştir. Dar keçe açıklıkları durumunda, oyuk oluşumu ve oyuk derinliğinin artması sızdırmazlık performansı üzerinde negatif bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Akış daralan kesitte oyuk içini doldurmakta ve daha büyük boğaz alanından geçmektedir. Geniş keçe açıklığında ise oyuk oluşması durumunda sızdırmazlık performansı azalmaktadır. Ancak oyuk derinliğinin artması durumunda sızdırmazlık performansı değişmemektedir. Akış derinleşen oyukta benzer boğaz alanından geçmektedir. Daha sonra ki inceleme alanı ise labirent keçe dişinin oyuk içinde çalışması olmuştur. Bu çalışmada bağıl keçe açıklığının farklı değerleri için keçe üzerinden geçen akışın değişimi incelenmiştir. Keçe dişinin oyuk içinde çalışması durumunda akışkan diş çıkışında kinetik enerjisini kaybetmekte ve bir sonraki dişe daha düşük enerjiyle girmektedir. Bundan dolay pozitif keçe açıklığı ve oyuksuz geniş keçe açıklığına göre daha iyi performans sergilemektedir.
-
ÖgeEğrisel kanal içerisine bilye yerleştirilerek oluşturulan gözenekli ortamlarda akış ve ısı geçişinin deneysel incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Gökaslan, Mustafa Yasin ; Kuddusi, Lütfullah ; 674880 ; Makine MühendisliğiKanala kavis verildiğinde veya kanal içerisine gözenekli ortam yerleştirildiğinde ısı geçişinde iyileşmeler söz konusudur. Eğrisel kanallarda akışkanın kanal içerisindeki akış hareketinden kaynaklı ikincil akışlar meydana gelmektedir. Gözenekli ortamda ise gözeneklerin varlığı, akış hareketini karıştırmakta ve katı ile akışkan temas alanını arttırmaktadır. Eğrisel kanallar veya gözenekli ortamlar, petrolün çıkartılmasında, kimyasal ve nükleer reaktörlerin tasarımında, nükleer atıkların depolanmasında, elektronik parçaların soğutulmasında, ısı değiştiricilerinde, yalıtım uygulamalarında ve uzay araçlarının soğutulması gibi pek çok bilimsel alanda kullanılmaktadır. Eğrisel kanalda veya gözenekli kanalda yapılan akış ve ısı geçişi sonuçları, eğrisel gözenekli kanalda akış ve ısı geçişi sonuçları için geçerlilik sağlamayabilir. Bu iki farklı durumdaki ısı geçişini iyileştiren parametrelerin bir arada olması durumunda, ısı geçişine nasıl etkileyeceği bilinmemektedir. Bu nedenle eğrisel gözenekli kanalda akış ve ısı geçişini anlayabilmek için teorik, sayısal ve deneysel verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu bilimsel açığı aydınlatmak için bu çalışmada, kanalın hem eğrisel hem de içerisinde gözenekli ortam bulunması durumunda kanaldaki akış ve ısı geçişi deneysel olarak incelenmiştir. Eğrisel kanal parametrelerinden olan eğrilik yarıçapının üç farklı değeri ile gözenekli ortamın parametrelerinden olan bilye çapının üç farklı değerinde akış ve ısı geçişi incelenmiştir. Ayrıca aynı eğrilik yarıçapında kanal genişliğinin akış ve ısı geçişine etkisi iki farklı kanal genişliği için incelenmiştir. Eğrisel kanal olarak 1 turdan oluşan Arşimet spirali seçilmiştir. Dört farklı deney odasının her birinin boş ve içerisinde 2.00, 2.38 ve 3.17 mm çapında bilyelerden oluşturulan 16 farklı deney kombinasyonunda akış ve ısı geçişi deneysel olarak incelenmiştir. Her bir paket yatak için gözeneklilik ve özgül yüzey alanları incelenmiş ve literatürden elde edilen denklemlerle kıyaslanmıştır. Oluşturulan paket yatakların her biri için geçirgenlik, Forchheimer katsayıları ve Ergün sabitlerine karşılık gelen katsayılar deneysel olarak hesaplanmıştır. Hesaplanan bu katsayıların bağımsız değişkenlerin hataları da dikkate alınarak Ergün denkleminden elde edilen sonuçlarla kıyaslanmıştır. Eğrisel gözenekli kanallarda, eğriselliğin etkisini daha iyi anlamak için boyutsuz bir sayı tanımlanmış ve bütün deney verilerinden elde edilen basınç düşüşü korelasyonu sunulmuştur. Sunulan bu korelasyonda tanımlanan boyutsuz sayı (değiştirilmiş Dean sayısı) sayesinde kavis oranı ihmal edildiğinde verilen basınç düşüşü denklemi düz paket yataklar için kullanıma uygun hale dönüşmektedir. Spiral kanalın içerisine bilye yerleştirilmeden önce dört farklı deney odası için sabit ısı akısında ve sistem termodinamik olarak dengeye ulaştığında ısı geçişi deneyleri gerçekleştirilmiştir. Boş spiral kanalda ikincil akışlar sayesinde iç ve dış yüzeyde sıcaklık dağılımı farkı görülmüş olup, her iki yüzey için farklı Nusselt sayıları veren denklemler sunulmuştur. Ayrıca aynı açıda, iç ve dış yüzey sıcaklıkların ortalaması alınarak ortalama Nusselt sayısını veren denklem de sunulmuştur. Boş spiral kanal için elde edilen Nusselt sayısını veren denklemler literatürle kıyaslanmış ve literatürle uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Böylece spiral paket yatakta ısı geçişi deneyleri yapılmadan önce deney tesisatının güvenirliliği test edilmiştir. Spiral kanal bilye yerleştirerek oluşturulan spiral paket yataklarda ısı geçişi de her iki yüzeye sabit ısı akısı uygulayarak gerçekleştirilmiştir. Bütün deney verilerinden hesaplanan Nusselt sayısı ile değiştirilmiş Dean sayısı arasındaki ilişki verilmiştir. Basınç düşüşünde olduğu gibi kavis oranının ihmal edilmesi durumunda, literatürde sunulan düz paket yataklar için Nusselt sayısı değerlerine yakınsamaktadır. Gözenekli eğrisel kanallarda hem basınç düşüşünde hem de ısı geçişinde eğriselliğin etkisi düşük hızlarda ihmal edilebilir seviyedeyken, hızın artmasıyla eğrisellik önem kazanmaktadır. Kanal genişliği ısı geçişinde önemli bir parametre olup, kanal genişliği düştükçe yüzeyden geçen ısı geçişinin arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Bilye çapı ise hem basınç düşüşünü hem de ısı geçişini önemli ölçüde etkilemektedir. Özgül yüzey alanının, basınç düşüşü ve ısı geçişine etkisi önemlidir. Özgül yüzey alanı arttıkça basınç düşüşü ve ısı geçişi artmaktadır.
-
ÖgeGalvanizli sacların lazer kaynağı ve gazaltı kaynağı ile birleştirilmesinde kaynak parametrelerinin kaynak kalitesine etkisi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Yavuz, Başar ; Vural, Murat ; 695274 ; Makine MühendisliğiGünümüz endüstriyel üretimde parçaların birleştirilmesi sırasında kaynak işlemi yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle artan üretim hızlarında kolay, hızlı ve verimli bir şekilde kullanılabilir olmasından dolayı çok çeşitli kaynak yöntemleri pekçok alanda ihtiyaç duyulan bir üretim yöntemi olarak ele alınmaktadır. Birçok farklı yöntemi bulunan kaynak işleminde, bu çalışma kapsamında 2 çeşidi kullanılmıştır. Bu yöntemler gazaltı kaynak yöntemi ve lazer kaynak yöntemidir. Diğer yandan malzeme olarak endüstriyel olarak kolayca ulaşılabilen ve otomotivden, beyaz eşyaya birçok farklı alanda kullanılan 1 mm kalınlıktaki galvaniz kaplamalı sac levha kullanılmıştır. Gazaltı kaynağı ile yapılan birleştirmelerde numuneler için belirlenen kaynak paramereleri şu şekilde sıralanabilir; kaynak tel çapı, koruyucu gaz debisi, kaynak hızı, akım ve tel besleme hızı. Lazer kaynağı ile birleştirilen numuneler için ise kaynak parametreleri kaynak hızı, güç ve darbe süresi şeklinde seçilmiştir. Belirlenen kaynak parametrelerinin kaynak kalitesi üzerindeki etkisinin anlaşılabilmesi amacıyla herbir aşamda bir kaynak parametresi değiştirilerek incelenmiştir. Bu değişim sırasında seçilen kaynak parametresini etkisinin daha iyi anlaşılabilmesi amacıyla diğer parametreler sabit bir değerde tutulmuşlardır. Bu şekilde iki farklı kaynak yöntemi kullanılarak numuneler testlere hazır hale getirilmişlerdir. Kaynak işlemlerinin kalitesinin arttırılması amacıyla, numunelerin kaynak yüzeyleri kir ve diğer artık maddelerde arındırılmışlardır. Numuneler 1 mm kalınlıktaki galvanizli sacdan 30x100 mm ölçülerinde keilmiştir. Kesilen 2 adet parça 30 mm olan yüzeylerinden alın kaynağı ile birleştirilmişlerdir. Gazaltı kaynağı ve lazer kaynağı ile birleştirilen numuneler radyografik muayene ile incelenmişlerdir. Yapılan incelemeler sonucunda, gazaltı kaynağı ile hazırlanan numunelerde kaynak bölgeinde porozite oluşumu görülmüştür. Bu porozite oluşumunun kaynak parametreleri ile ilişkisi incelenmiştir. Bazı numunelerde ise yüksek ısı girdisi kaynaklı olarak yanmış bölgelerin varlığı gözlenmiştir. Diğer yandan gazaltı kaynağı ile hazırlanmış numunerede porozite ya da toplu gözenek olarak adlandırılan kaynak hataları da gözlenmiştir. Bu gibi durumlarda kaynaklı bölgenin kesit alanında azalma oluşmaktadır. Bu azalma mekanik özelliklerde azalma olarak sonuçlanmaktadır. Lazer kaynağının radyografik sonuçlarına göre ise numunelerde bir miktar porozite varlığı tespit edilmektedir. Ancak gözlenen porozite miktarı, gazaltı kaynağı ile hazılanmış olan numuneler göz önüne alındığında kabul edilebilir seviyelerde kalmaktadır. Radyografik muayene sonuçlarına göre, lazer kaynağında dikkate alınacak seviyede hata varlığından söz edilememektedir. Hazırlanmış olan numuneler kaynaklı birleştirmenin mekanik özelliklerinin anlaşılabilmesi amacıyla çekme testine sokulmuşlardır. Çekme testinde kaynaklı numuneler kopma gerçekleşene kadar çekme kuvvetine maruz bırakılmaktadırlar. Test kapsamında karşılaştırma yapılabilmesi amacıyla herhangi bir şekilde birleştirilmemiş galvanizli sac levhada çekme testine tabi tutulmuştur. Bu sayede kaynak işlemi sonrasında mekanik özelliklerin karşılaştırılması kolaylıkla yapılabilmektedir. Gazaltı kaynağı ile birleştirilen numuneler görece iyi diye tanımlanabilecek olan sonuçlar vermişlerdir. Tüm numuneler ait testler çekme kuvveti-uzama şeklinde grafiklenmiş ve ilgili bölümlerde ayrıntılı bir şekilde açıklanmışlardır. Çekme test sonuçlarında en kötü sonucu 1 numaralı numune vermiştir. Bu numuneye ait olan radyografik sonuçlara baktığımızda da aynı şekilde yüksek porozite oluşumu gözlenmiştir. Dolayısıyla radyografik muayene de belirlenen hatalar, kaynak kesit alanını azaltmıştır. Azalan kesit alan sebebiyle, ilgili numune çekme testinde kötü sonuçlar vermiştir. Diğer yandan 8 numaralı numuneye ait çekme test verileri göz önüne alındığında 350 MPa gibi mukavemet değerleri gözlenmiştir. Bu değer iyi kabul edilebilecek bir değer olarak tanımlanabilir. Lazer kaynağı ile birleştirilmiş olan numunelere ait sonuçlar incelendiğinde ise gözlenen değerlerin gazaltı kaynağı ile birleştirilen numunelere göre oldukça düşük olduğu sonucuna varılabilmektedir. Lazer kaynağı ile hazırlanan numuneler içerisinde en iyi sonucu veren 8 numaralı numune için bile dayanım değeri 230 MPa gibi düşük kabul edilebilecek bir seviyede kalmıştır. Her iki kaynak yöntemi kullanılarak hazırlanan ve çekme testine tabi tutulan numuneler makrografik analiz ile de incelenmişlerdir. Bu inceleme sırasında çekme testi sonucunda kopan yüzeyler incelemeye sokulmuştur. Gazaltı kaynağı ile birleştirilen numunelerin kopma yüzeylerine bakıldığında bazı bölgelerde kararmış alanların varlığı gözlenmiştir. Bu alanlar yüksek ısı girdisi kaynaklı olarak yanmış alanlar olarak belirtilebilir. Ayrıca yüksek mekanik özellikler gösteren numunelerin makrografik incelemelerinde yetersiz nüfuziyet gibi hatalara rastlanmamıştır. Lazer kaynağı ile birleştirilen numunelerin kopma yüzeylerine baktığımızda ise belirgin bir şekilde nüfuziyet noksanlığı varlığı tespit edilmiştir. Nüfuziyet noksanlığı, kaynaklı bölgenin tüm kesit alan boyunca yer almaması durumu olarak açıklanabilir. Yetersiz nüfuziyet nedenli olarak kaynaklı birleştirmenin kesit alanı küçülmüştür. Kesit alandaki azalmada kaynaklı birleştirmenin mekanik özelliklerini önemli miktarda azaltmaktadır. Bu nedenle çekme testi sonuçlarının bu kadar düşük değerlerde kaldığı sonucuna varılmıştır. Yinede lazer kaynağı ile birleştirme sırasında doğru bir şekilde belirlenecek kaynak parametreleri ile daha kaliteli bir birleştirme sağlanabilir. Bu sayede yapının mekanik özeliklerinde de iyileştirme gözlenecektir. Gazaltı kaynağı ile yapılan işlemlerde, kaynakçının tecrübesi ve yeteneği büyük önem taşımaktadır. İyi bir kaynakçı ile yapılan kaynak işlemi yüksek kalitede bir sonuç verecektir. Ancak insan faktörüne bu kadar açık bir işlemde sabit bir kalite tutturulabilmesi de oldukça zor olacaktır. Öte yandan lazer kaynağı yarı otomatik veya otomatik olarak gerçekleştirilebilir. Bu sayede insan faktöründen kaynaklanan hatalar en aza indirilebilir. Lazer kaynağında doğru parametreler kullanılarak otomatize edilmiş işlemlerde sabit bir kalite seviyesi sağlanabilir. Bu şekilde üretim verimliliği artacak ve parça başına düşen maliyet kalemlerinin azalacağı sonucuna varılabilmektedir. Yapılan bu çalışma ile yaygın olarak kullanılan bir malzeme olan galvanizli çelik sacların birleştirilmesi sırasında kullanılabilecek lazer kaynağı ve gazaltı kaynağının etkisinin anlaşılması kolaylaşacaktır.
-
ÖgeHigh precision motion control of mechatronic systems in presence of general uncertainties: Application with a heavy-duty parallel robot(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Sancak, Kamil Vedat ; Bayraktaroğlu, Zeki Yağız ; 723041 ; Makine MühendisliğiThis thesis study is focused on precise control of heavy duty 6 DoF 5.500 kg payload Stewart_Gough platform which is designed and manifactured at Altınay company. Experimental work aiming to identify frictions in linear actuators of Stewart_Gough platform in order to improve tracking accuracy performances brought out significant amount of nonlinear friction. The parallel mechanism consists of six linear actuators with identical kinematic chains, coupling the moving upper and the fixed lower platforms through universal joints. The linear module actuaters of SGP contain a ball-screw mechanism mounted to frameless AC servo motors which are equipped with failsafe electromagnetic brakes and high resolution absolute encoders. Thes linear modules are subjected to gravitational forces that increase the effect and importance of elastic deformations in ball screw mechanisms. An inverse dynamical model derived using the Newton-Euler approach for similar Stewart_Gough platforms includes the dynamics of the linear modules. Since the rotor inertia of frameless AC servo motors can not be neglected due to their magnitudes linear module dynamics is included to the dynamic model of SGP. The mathematical model determines the driving forces acting on the legs according to the dynamic formulation. The LuGre and GMS (Generalized Maxwell Slip) dynamic friction models proposed in related literature are used to calculate friction forces of thelinear model actuators. Using experimental data and dynamical model of GSP, friction model parameters are identified. The system performance is experimentally evaluated as well by comparising of two different dynamic friction models. The identified models offer the possibility of further advanced studies of the platform structure in order to evaluate dynamic behaviors and designing controllers for high tracking accuracy Model-based control and non-model-based control methods are applied with the assistance of Luenberger-like observer and extended state observer (ESO). The Nonlinear PD and nonlinear computed torque control methods enabled to have precise position tracking of 6 DoF SGP.
-
ÖgeKimyasal reaksiyonların ikinci kanun analizi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1986) Gemci, Tevfik ; Öztürk, Aksel ; Makina Mühendisliği
-
ÖgeKömürün kendi kendine ısınmasının ve tutuşmasının modellenmesi, simülasyonu ve deneysel incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Yörük, Burhan ; Arısoy, Ahmet ; 693910 ; Makine MühendisliğiKömürün ocak koşullarında kendi kendine ısınması, tutuşması ve yanmasının tahmin edilmesi henüz tam çözülmüş bir problem değildir. Olaya etkiyen çok sayıda parametre vardır. Özellikle kömürün kendi kendine tutuşmaya yatkınlığı/reaktivitesi ve içerisindeki mevcut orijinal nemin miktarı birinci derecede etkili parametrelerdir. Bu tez kapsamında ocak koşullarına mümkün olduğu kadar yakın koşullarda, kömürün kendi kendine ısınması ve tutuşması teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Kömür içindeki nemin etkisi dâhil pek çok parametrenin etkisini göz önüne alabilen yeni bir model geliştirilmiştir. Deneysel çalışmalar için adyabatik fırın deney düzeneği ve thermo – balance deney düzeneği imal edilmiştir. Geliştirilen kontrol algoritması ile adyabatikliğin daha kritik olduğu düşük sıcaklıklarda 0.1oC'ye kadar adyabatik ortam elde edilmiştir. İşletmelerin yardımıyla elde edilen ve kısa analizi yapılan numuneler üzerinde önce R70 ardından da kuluçka deneyleri yapılmıştır. R70 deneyi ile çok riskli grupta bulunduğu belirlenen A numunesinde, kuluçka deneyinde de 40 saat sonunda ısıl sürüklenme gözlemlenmiştir. Ancak riskli olduğu düşünülen B numunesinde özgün nem içeriğinin buharlaşma süreci sıcaklık artışını baskılamış ve ısıl sürüklenme gözlemlenmemiştir. Dolayısıyla kömürün içsel reaktivitesinin bir sonucu olan R70 deneylerinin tek başına yeterli olmadığı ve nem etkileşimlerinin derinlemesine incelenmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Kömürün kendi kendine tutuşmasını, oksidasyon ve buharlaşma arasındaki ısı dengesi belirler. Bu nedenle modelde reaksiyon kinetiği ve buharlaşma/nem çıkışı kinetiği ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Fiziksel modelde, ise adyabatik fırın koşulları esas alınmıştır. Bu çalışmada, yaşlanma etkisi dahil edilmiş yeni bir reaksiyon kinetik modeli önerilmektedir. Önerilen model için gerekli parametrelerin deneysel olarak nasıl elde edileceği 3. Bölümde ayrıntılarıyla verilmiştir. Kuruma – nem çıkışı kinetiği ifadesi ise temel kütle taşınım denklemi, monomoleküler seviyede bağlı nemi de içerecek şekilde düzenlenerek elde edilmiştir. Gerekli parametreler Reynolds sayısı sıfıra yaklaşırken bir küre etrafındaki akış için geçerli olan kütle geçişi bağıntılarıyla hesaplanmıştır. Tezin simülasyon bölümünde, öncelikle önerilen reaksiyon kinetiği modeli, R70 deneyleri kullanılarak doğrulanmıştır. Kuruma kinetiği modelinin doğrulanması için thermo – balance deneyi ile 80oC'de gerekli parametreler elde edilmiş, diğer sıcaklık ve debilerde modelle elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Teklif edilen teorik ifadeler, deneysel olarak ölçülen veriyi oldukça başarılı bir şekilde tahmin etmiştir. Geliştirilen simülasyon programı kömür numuneleri için yapılan kuluçka deneylerinin simülasyonu için çalıştırılmıştır. İçsel reaktivitesi oldukça yüksek olan A numunesi için modelin ısıl sürüklenme zamanı ve kendi kendine ısınma eğrisi tahmini, deneysel sonuçla oldukça uyumludur. Daha güvenli olarak tanımlanabilecek, düşük reaktiviteye ve yüksek nem içeriğine sahip B numunesinin davranışını ise model oldukça başarılı bir şekilde tahmin etmiştir. Bu tezde önerilen model ve yöntem kullanılarak, kömürün kendi kendine tutuşma yatkınlığının belirlenmesinde en etkili yöntem olarak görülen ve haftalarca sürebilen kuluçka testleri çok kısa bir süre içerisinde tamamlanarak, simüle edilen kömür için tam bir sıcaklık – zaman değişimi elde edilebilir.
-
ÖgeModelling and analyses of damped multi-layered structures(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Özer, Mehmet Sait ; Şanlıtürk, Kenan Yüce ; 662857 ; Makine MühendisliğiMechanical vibrations may cause several undesired effects on mechanical systems such as noise, durability problems, functional disorders, even fatal damages on the large structures. Therefore, academicians and R&D engineers have been putting great efforts for the investigation of structural vibrations and controlling (or limiting) vibration amplitudes. One of the widely used methods for reducing the vibrations is covering the mechanical system without modifying the original function of the structure. This can be done with layer damping treatments which are known as efficient, lightweight and low-cost. Besides, the mechanical structures can be directly built using the sandwich-type of panels containing damping layers. Although commonly used in automotive industry, aeronautics and aerospace applications, naval and offshore structures, the mechanical behaviour of these layered structures are not well-understood and eventually cannot be accurately modelled. Despite the existence of some finite element (FE) approaches suggested for modelling the multi-layered structures, the majority of these methods are based on undamped applications. Considering damping, in addition to the frequency-dependent material properties, increases the complexity of the problems. The suggested methods in commercial programmes are unwieldy, even for simple cases, the problem size may increase dramatically for composites having a few layers. Alternatively, theories using higher-order complex functions for modelling the deformation scheme along the composite thickness is also acknowledged. However, these approaches bring complexity for practical usage in finite elements. Therefore, there is a need for accurate, practical and cost-effective modelling approaches. Furthermore, a high precision procedure for identification of dynamic properties of commonly used and promising materials in multi-layered structures is also a requirement. This thesis aims to develop modelling methods and identify the elastic and damping properties of the multi-layered structures considered for damping treatments. New analytical, numerical and experimental studies have been performed in order to achieve these objectives. In the scope of this thesis, a comprehensive review for analytical and finite element modelling of the damped multi-layered structures is performed. A family of multi-layered solid elements (in 8-, 12-, and 20-noded configuration) is developed, implemented in in-house FE code and evaluated. Although the 12-node solid element is not widely used in practice as it does not satisfy the geometric isotropy, it has been deliberately involved in this research in order to have higher interpolation function along the thickness direction and decrease the computation time. The proposed solid elements are assessed using some numerical studies of multi-layered structures. Moreover, a new equivalent shell finite element (FE) for modelling damped multi‐layered structures is presented in this thesis. The method used for developing the new FE for such structures is based on the idea that the strain energy of the equivalent single‐layer FE must be equal to the sum of the strain energies of individual layers. The so‐called energy coefficients are defined for this purpose for the extensional, bending and shear deformations of the composite structure. These coefficients are then determined and used as correction multipliers during stacking the elemental matrices of individual layers. Several assumptions for strain and stress distributions are examined. Among those, the ones based on second‐order strain or stress distribution assumption through the composite thickness, are investigated for deriving the shear energy coefficients. The damping capability of the FE developed here arises from using complex Young's modulus to define the material properties of individual layers. The resulting equivalent single‐layer shell element with four nodes has six degrees‐of‐freedom per node. The accuracy, advantages and limitations of the composite FE developed in this work are investigated using experimental as well as theoretical results. In the light of the finding of these investigations, further enhancement in the formulation is made by also utilising a new shear correction factor for the individual layers in the equivalent shell element. Conclusive results for free‐ and constrained-layer structures confirm that the enhanced equivalent shell FE developed in this thesis can be used effectively for the prediction of the modal properties of damped multi‐layered structures. The importance of the shear deformation in the damped multi-layered structures are emphasised, and it is proved that the accurate modelling approach for such structures can only be provided by determining the appropriate shear stress behaviour through the composite thickness. An alternative composite shell FE formulation using existing shear correction factor formulations in the literature is performed. Accordingly, several shear correction formulations are inspected, and their applicability in the proposed FE is investigated. Using a single shear correction factor for the whole composite structure and employing individual shear correction factors for individual layers in the proposed formulation of the composite shell FE are assessed for frequency and loss factor predictions of multi-layered structures for practical applications. The resulting composite FE is validated using the results of the state-of-art 3D solid FEs. Beam, as well as, plate type of structures are analysed, and the results reveal that the proposed composite FE can predict the modal parameters of multi-layered structures with great accuracy. Oberst Beam Method is a commonly used experimental procedure for identification of the frequency-dependent properties of materials. The use of a non-contact electromagnetic excitation system is highly recommended in the literature using the Oberst Beam Method. However, it is not possible to test a specimen made of non-magnetic material using the Oberst beam test rig, comprising of an electromagnetic exciter, unless the specimen is modified using some magnetic particles or small discs made of a ferromagnetic material. Although doing so makes it possible to perform the test, this results in an undesirable modification to the test specimen, leading to unquantified levels of errors in the estimated material properties. An approach for eliminating the adverse effects of such mass modification to the test specimen, which also allows subsequent removal of the electromagnetic stiffening effects produced by the electromagnetic exciter, is introduced in the thesis. The proposed method is validated using both FE simulations and experimental data. Results confirm that the proposed method for the removal of the adverse effects of mass modification, combined with the subsequent removal of the electromagnetic stiffening effects, is very effective, making it possible to determine the material properties of non-magnetic materials with high accuracy.
-
ÖgeModelling formation of fuel-in-oil due to post injections in diesel applications(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Gönül, Murat ; Kutlar, Osman A ; 709916 ; Makine MühendisliğiPost injections are frequently used for different purposes in diesel engines. However, post injections with specific configurations can cause oil dilution due to fuel percolating through cylinder walls. The fuel addition to the oil can cause deterioration in engine oil properties, which may result in engine failure. Therefore, the fuel concentration in oil needs to be monitored, and configurations of post injections are required to be optimized against oil dilution. Usage of post-injection can be grouped under three different purposes; regeneration of Diesel Particulate Filter (DPF), desulfation of Selective Catalytic Reaction (SCR) and heat management strategies. As a consequence of the increasing necessity of post-injection in three explained conditions, there will be an enormous increase in usage of post-injection strategies with new legislation, and oil dilution caused by post injections will become an emerging problem for all truck manufacturers and a more complex problem to contain for light and medium-duty vehicle applications. There are two main mechanisms which are controlling the rate of oil dilution due to post-injection. The first mechanism is that fuel going into the oil pan through cylinder walls due to fuel contact with the wall, and the second mechanism is that fuel vapour in the oil pan might be recovered if it reaches enough vapour pressure. The first mechanism is affected by engine design parameters such as fuel injectors, ring pack and bowl design and calibration strategies such as post-injection timing and quantity and other calibration parameters. The second mechanism is mainly controlled by system design parameters such as oil operating temperature and oil volume. There is also the influence of engine speed on oil recovery. The oil dilution rate can be defined as a balance between the first and second mechanisms. In this study, the effect of calibration parameters on the first mechanism is focused, so post-injection strategies were activated for all times during steady and transient tests. The impact of the second mechanism on oil dilution measurements is normalized based on test data. A recovery test without post injections is conducted to analyze the effect of the second mechanism. Oil properties such as viscosity with increasing fuel in oil concentration can deteriorate. As a result of viscosity change, oil dilution has specific effects on engine oil pumps and other engine components lubricated with oil. Fuel in oil concentration limit is lower in heavy-duty vehicles than other applications since in-service conformity is exceptionally high in heavy-duty vehicles. Three locations are sensitive against excessive oil dilution: crank bearing, cylinder liner and turbine-compressor shaft bearing. Besides these critical regions, excessive fuel in oil can lead to the fuel-oil mixture reaching intake via blow-by. In such a case, the engine may face over speed risk. The engine can handle the deterioration in oil properties to a certain level. There is a trade-off between oil dilution rate, maximum oil deterioration that can engine bear and oil interval demand. Several different measurement techniques can be used to analyze fuel concentration in engine oil. These measurement methods can be divided into three groups. The first group of measurement methods includes comparing total hydrocarbon input and output at the system level. The second group aims to estimate the concentration of fuel in the oil sample by comparing the physical condition of the sample with the fresh sample. And finally, the third group can be sorted as measurement methods aiming to measure fuel concentration in oil samples directly. Gas Chromatography and Flame Ionized Detector (GC&FID) was used to measure fuel concentration in samples in this study. This method is under the third group of the measurement categories. The third measurement group offers the best practice in terms of accuracy among all three above mentioned options since the third group aims to measure fuel concentration directly. However, GC&FID requires 4-6 hours in total for testing and measurement. So online optimization based on the most accurate measurement method is not possible. Therefore, the modelling studies can compensate for the disadvantage of the third group of measurement methods. A series of different tests are conducted. During these tests, 208 oil samples were analyzed in GC&FID. Firstly, steady-state testing in 56 different operating conditions is completed with 168 oil samples. As an intermediate step, the recovery of Fuel in oil is characterized in the second test with 10 oil samples. In the final testing activity, 10 set of transient cycles in 5 different traces are completed with 30 additional oil samples. By these tests, the characterization of oil dilution mechanisms is aimed to be defined. Possible input sets are determined based on a literature search and test data. The necessary input parameters are calculated in the Matlab Simulink environment. The correlation investigation is done with Python libraries. Finally, four modelling methods are applied, and the results are compared. The best input set and modelling approach indicated based on model results over transient test data.
-
ÖgeNumerical investigation of mixed convection in a lid driven cavity with rotating and fixed cylinder(Institute of Science and Technology, 2020) Carfi, Muhammed Uğur ; Çadırcı, Sertaç ; 636946 ; Heat and Fluid ProgrammeMixed convection is a prevalent phenomenon that spans from various natural occurrences to numerous industrial applications. Lid driven cavity problem arises as one of the crucial subjects of research in mixed convection processes among industrial applications. In the present study, heat transfer in a lid driven square cavity with a centered rotating or fixed cylinder is examined with different values of Reynolds and Grashof numbers. Main goal of the study is to understand the effect of these parameters on thermo-fluidic flow field inside the cavity and heat transport from hot boundary to cold boundary of the enclosure. Boundary conditions of the cavity are defined so that bottom wall has high temperature, sliding top wall is kept at low temperature while vertical walls are adiabatic. Flow inside the cavity is assumed as laminar and Boussinesq approach is used for momentum calculations. In the study, mainly two different configurations are observed which are cavity with a rotating cylinder and cavity with a fixed cylinder. Thermal boundary condition of the hollow cylinder is defined as isothermal for extended analyses, but for cylinder wall, it is defined as isothermally low temperature or adiabatic in preliminary analyses due to comparison purposes. In order to conduct analyses in range of 100≤Re≤1000 and 100≤Gr≤100000, artificial fluid approach is used so that top wall velocity, viscosity, specific heat and angular velocity of the hollow cylinder is defined by corresponding dimensionless parameters with the help of fixed dimensional parameters such as temperature difference or density. A new nondimensional parameter, COP, is defined to measure efficiency of the lid driven cavity by using division of dimensionless heat transfer to dimensionless work. Dimensionless heat transfer and dimensionless work is calculated by using the ratios between heat transfer or work and baseline values of those outputs which are calculated where for baseline heat transfer, Re=0, for baseline work, Gr=0. It is observed that for thermal boundary condition of cylinder affects heat transfer inside the cavity such that it is higher in isothermal condition of cylinder due to high temperature gradients between cylinder and bottom wall. On the other hand, higher COP is experienced in adiabatic cases due to lower baseline heat transfer compared to isothermal cylinder cases.
-
ÖgeYangın risk analizi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995-12-04) Cedimoğlu, Mehmet ; Kılıç Abdurrahman ; 046211 ; Makina MühendisliğiYangın risk analizi, binaların ve bina sakinlerinin yangına maruz kalmalarını ve yangın sonucu doğabilecek can ve mal kayıplarını inceler Ayrıca yangına müdahale konusunda önerilen değişikliklerin can ve mal kaybı üzerinde ne derecede etkili oldukları dikkate almaktadır. Yangın risk analizi yapmak için bir model oluşturmak gerekmektedir. Bir yangında oluşabilecek zararların büyüklüğü, binanın kullanım şekline, yanabilecek malzemelerin alt ısıl değerlerine, bina sakinlerinin hareket yeteneklerine, binanın yüksekliğine, yol ulaşım sorununa ve binadaki maddelerin maddi değerlerine bağlıdır. Binalarda önerilen değişiklikler modellerde kullanılarak, binanın yangın risk değerini ne derecede etkileyeceği gözlenerek, sonuçta bina için yangına karşı gerekli stratejilerin ve yangın güvenlik programlarının uygulanması sağlanılabilir. Modellerin kurulmasında geçmiş yangın verilerinden, uzmanların tahminlerinden ve laboratuvar test sonuçlarından hareket edilir. Bu bilgilerden faydalanarak risk analizinin modelleri için gerekli olasılıklar tespit edilir. Bir binadaki yangının yayılışı çevre şartlarındaki değişikliklerden ayrı olarak farklı konumlarda düzenlenmiş yanan malzemelerin bir karışımının geliştirildiği fiziki ve kimyasal işlemleri içeren olasılıksal yaklaşımlar, yangın risk değerlendirilmesinde son yıllarda sık olarak kullanılmaktadır. Bu yaklaşımın kullanılmasındaki amaç; yangınla ilgili değişkenler arasındaki ilişkiyi tanımlamak ve istatistik teknikleri yardımıyla değişkenlerin olasılık değerlerinin dağılımlarını incelemektir. Bu çalışmada ayrıca literatürdeki yangın risk analizi modelleri incelenmiş ve yaygın olarak kullanılan yangın risk analizi modellerinin hesaplama metodlar ve veri kaynaklan ifade edilmiştir. Yangın risk analizi ile ilgili temel kavramlar açıklanmıştır.