Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

Gözat

Son Başvurular

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 55
  • Öge
    Global geometry optimization of dna bases via an intermolecular potential energy function
    (Bilişim Enstitüsü, 2013) Artür, Manukyan ; Tekin, Adem ; 371564 ; Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik ; Computational Science and Engineering
    Kovalent olmayan etkileşimler Deoksiribonükleik asit (DNA) ve Ribonükleik asit (RNA) gibi biyolojik önemi yüksek olan komplekslerin yapılarını kararlı hale getirmektedir. Özellikle elektrostatik (O-H ve N-H arasında oluşan hidrojen bağları) etkileşimleri bu sistemlerin kararlılığını etkileyen en önemli aktörlerdir. DNA? nın heliksel yapısında tamamlayıcı baz eşleşmesi sitozin ? guanin ve adenin ? timin bazları arasında gerçekleşir. Bu çalışmada DNA bazlarından sitozin, guanin ve sitozin-guanin dimerlerinin potansiyel enerji yüzeyleri (PEY) hasaplanarak elde edilen etkileşim enerjileri analitik bir fonksiyona fitlenerek kuvvet alanları geliştirilecektir. Öncelikle PEY hesaplarının hangi teorik seviyede yapılacağının belirlenmesi için tek ve çift eksitasyonları ve perturbativ üçlü eksitasyon düzeltmelerini içeren coupled cluster (CCSD(T)), ikinci dereceden Møller-Plesset (MP2), ölçeklendirilmiş dönme bileşenli MP2 (SCS-MP2), dispersiyon eklenmiş yoğunluk fonksiyonel teori (DFT-D) ve yoğunluk fonksiyonel teori ile iliştirilmiş simetri adaptasyonlu perturbasyon teorisi (DFT-SAPT) kullanılarak seçilen çeşitli dimerler için potansiyel enerji eğrileri (PEE) hesaplanacaktır. Yakın zamanda, DFT-SAPT(LPBE0AC) seviyesinde hesaplanan etkileşim enerjilerinin CCSD(T) seviyesine yakın sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Bu hususta, özellikle DFT-SAPT(LPBE0AC), homo ve hetero DNA baz dimerlerinin etkileşim enerjilerinin hesaplanmasında diğer teorik seviyelerle birlikte kullanılacaktır ve tüm toerik hesaplama seviyeleri karşılaştırılacaktır. Sonrasında, elde edilen etkileşim enerjileri itme, dispersiyon ve elektrostatik kuvvetlerin bir toplamı şeklinde analitik bir forma fitlenecektir. Bu formlar yardımıyla, hem dimer hem de DNA baz oligomerlerinin PEY?leri en başarılı küresel optimizasyon metodlarından biri olan benzetimli tavlama metodu ile incelenerek önemli küresel ve yerel minimum yapıları tayin edilecektir. Helikal DNA molekülünde nükleik asit bazlarının Watson-Crick eşleşmesi yapmaları yanında, bu bazların telomerlerde hidrojen bağlı quartetler de (4 tane aynı DNA bazının biraraya gelmesiyle oluşan yapı) oluşturdukları bilinmektedir. Ayrıca, günümüzde tek-molekül (single-molecule) teknikleri oldukça gelişmiş olup, atomik kuvvet mikroskoplarının yardımıyla bireysel DNA zincirleri dahi metal yüzeylerin üzerine yerleştirilebilmektedir ve bunlar biyoçip sensörleri, organik yalı iletkenler veya organik fotovoltaik araçları olarak kullanılabilmektedirler. Metal yüzeyine, özellikle altın, yerleşen DNA bazlarının yüzeyde nasıl konumlandıkları hem taramalı tünelleme mikroskopisi (STM) hemde moleküler dinamik (MD) simulasyonları ile incelenebilmektedir. Günümüzde kuantum kimya hesaplama metotlarına ?çözülmüş? bir problem sınıfı olarak kabul edebiliriz. Örneğin tek ve çift eksitasyonları ve perturbativ üçlü eksitasyon düzeltmelerini içeren coupled cluster (CCSD(T)) metodu tüm sistemler için oldukça doğru değerler veren ve hakem hesaplama seviyesi olarak da kabul edilen bir metotdur. Halbuki CCSD(T) metodunu ancak çok küçük sistemler için büyük baz setleri kullanarak çalıştırabiliriz. CCSD(T)?den daha düşük sistem kaynaklarına gereksinim duyan diğer metotları yine ancak çok küçük ölçekli küme yapılarını incelemek için kullanabiliriz. Moleküler Dinamik (MD) simülasyonları gibi içinde binlerce molekül yada atom içeren sistemler için en düşük teori dahi kullanılamıyacaktır. Bu durumda moleküller arası etkileşimleri küme yada MD boyutunda incelemek için tek yolumuz analitik ifadeleri kullanmaktan geçmektedir. Literatürde nükleik asit bazlarının özellikle dimerleri yoğun bir şekilde incelenmiştir. Halbuki, quartetler, i-motifler, şeritler ve diğer farklı şekildeki örgüler hesaplamalı olarak yeterince incelenememiştir. Bunun temel nedenlerinden birisi bu oligomerlerin oldukça büyük olmalarından dolayıdır. Bu durumda, MD metodu vazgeçilmez bir araç olarak karşımıza çıkmaktadır. Fakat, Lennard-Jones (LJ) potansiyel gibi enerji formülleri bu da hesaplamalardaki doğruluğu oldukça düşürmektedir. Bu problemi ortadan kaldırmanın bir yolu, homo ve hetero DNA bazları arasındaki etkileşimleri ifade eden kuvvet alanları geliştirmektir. Bu çalışmada, DNA bazlarından sitozin ve guanin homo- ve hetero-oligomerlerindeki etkileşimleri ifade edebilecek kuvvet alanları geliştirilmiştir. Bu amaç için öncelikle sitozin, guanin ve sitozin-guanin dimer yüzeyleri hesaplanarak sonrasında analitik bir fonksiyona fitlenmiştir. CCSD(T) gibi referans bir hesaplama metodu PEY hesaplamalarında çok büyük hesaplama kaynaklarına ihtiyaç duyduğu için kullanılmamıştır. Projedeki ilk hedefimiz, CCSD(T)? ye yakın etkileşim enerjileri veren teorik metotları bulmaktı. Bu amaçla MP2, SCS-MP2, B3LYP-D ve DFT-SAPT (PBE0AC ve LPBE0AC) metotlarında aug-cc-pVXZ (X=D, T yada Q) baz setiyle bu dimerlerin en önemli hidrojen bağlı ve istiflenmiş geometrileri için etkileşim enerjilerini hesapladık. Her 3 dimer için, MP2? nun hidrojen bağlı sistemler için CCSD(T)? ye çok yakın değerler verdiğini fakat istiflenmiş yapılar için hem etkileşim enerjilerini daha düşük hem de monomerler arası minimum mesafeleri daha düşük bulduğunu gözlemledik. SCS-MP2, MP2?u düzeltmekte fakat genellikle etkileşim enerjilerini daha büyük vermeye başlamaktadır. B3LYP-D ise, MP2 gibi davranmakla birlikte hidrojen bağlı yapılar için de daha düşük enerjiler vermektedir. Bunun yanında DFT-SAPT(PBE0AC), SCS-MP2 gibi haraket ederek CCSD(T) yakın sonuçlar vermektedir. Fakat, CCSD(T) ile uyumlu en iyi bulgular DFT-SAPT(LPBE0AC) metodu ile bulunmuştur. LPBE0AC xc-fonksiyonelin bu başarısından dolayı MP2 ve B3LYP-D hesaplamalarına göre daha fazla cpu-zamanı istemesine karşın bu dimer sistemlerinin potansiyel enerji yüzeyleri (6000 ? 7000 hesaplama noktası içermektedir) bu metot kullanılarak hesaplandı. Elde edilen etkile¸sim enerjileri, mevki-mevki bir Buckingham tipli, itme, dispersiyon ve elektrostatik terimlerinden oluşan bir potansiyel formuna Levenberg-Marquardt lineer olmayan en küçük karaler metodu kullanılarak fitlendi. Herbir dimer fitlemesi için elde edilen standart sapmalar 1 mH etkileşim enerjisinden daha küçük oryantasyonlar için 0.44, 0.72 ve 0.51 mH olarak sırasıyla sitozin, guanin ve sitozin-guanin için bulundu. Her üç dimer içinde fitlemeyle elde edilmiş modelin ürettiği etkile¸sim enerjileri LPBE0AC ile oldukça uyumlu bulundu. Kuvvet alanları sonrasında, sitozin, guanin ve sitozin-guaninden oluşmuş dimerlerin BT metoduyla küresel eniyilenmesiyle birçok dimer izomeri bulunmuştur. Bunlardan en düşük enerjili olanı, B3LYP-D, MP2, SCS-MP2 ve DFT-SAPT ile aynıdır. Yüksek enerjili izomerlerde ise kuantum mekanik metotlardan elde edilen sıralamalarda farklılıklar oluşmaktadır. Dimer geometrilerindeki, dimerler arasındaki en önemli uzunluklara baktığımızda ise model CP-SCS- MP2 ile oldukça uyumlu mesafeler üretmektedir. Kuvvet alanları homo ve hetero sitozin ve guanin trimerlerine uygulandığında, birçok yeni izomer elde edilmiştir. Bulunan model trimerlerin geometrileri, PBE/TZVP seviyesinde eniyilendiğinde, istiflenmiş yapılar haricinde, geometrilerin çok değişmediği gözlenmiştir. PBE/TZVP, istiflenmiş dimer geometrilerinde, bu yapıları düzlemsel hidrojen bağlı olacak şekilde değiştirme eğilimindeydi. Fakat, bu durum, SCS-MP2 ve CP-SCS-MP2 metotlarında görülmemektedir. Bundan dolayı, PBE/TZVP?nin istiflenmiş trimerleri düzlemsel hale dönüştürmesi bu metodun bir zaifiyeti olarak kabul edilebilir. Sitozin ve guanin homo ve hetero tetramerleri deneysel olarakta gözlemlendikleri için (quartetler) büyük önem arzetmektedirler. Bu yapılar dört DNA sarmalının uygun bir şekilde konumlanmasıyla oluşmaktadır ve daha çok guanin ve sitozin-guanin için bulunmuşlardır. Model, çeşitli sitozin tetramerlerini ve deneysel olarakta varlığı bilinen c-tetrad yapısının enerjisini diğer izomerlere göre daha yüksek tahmin etmektedir. Daha önemli olan, guanin ve sitozin-guanin tetramerlerinde de model çok çeşitli ve deneysel olarakta varlıkları bilinen yapıları bulabilmekte olup, bunların enerjilerinide kuantum mekanik değerlere yakın olarak vermektedir. Elde edilen bu başarılı sonuçlar, yapıları hakkında daha az bilgi sahibi olduğumuz daha büyük oligomerlerin yapılarını aydınlatmakta da bu kuvvet alanlarını kullanabilece ğimizi göstermektedir.
  • Öge
    Computational study on the side reactions of dopa decarboxylase
    (Bilişim Enstitüsü, 2013) Çiçek, Erdem ; Sungur, Fethiye Aylin ; 371529 ; Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik ; Computational Science and Engineering
    Bu çalışma kapsamında, enzimin farklı iki substratı olan serotonin (5-HT) ve d-triptofan metilester ile tranamination mekanizması hesapsal olarak aydınlatılmaya çalışılmıştır. Deneysel olarak öne sürülmüş olunan mekanizmalarda yer alan sabit yapılar B3LYP/6-31+G(d,p) teori seviyesinde optimize edilmiştir. Ayrıca çözücü etkisi de göz önüne alınmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen bilgiler ışığında, DDC enziminin gerçekleştirdiği transminasyon reaksiyonunun mekanizması açıklanmaya çalışılmıştır. Ayrıca, yapılar arasındaki farklılıkların mekanizma üzerine etkileri de bu çalışma kapsamında elde edilen sonuçlardandır. Yan reaksiyonlar ile daha detaylı sonuçlar için QM/MM çalışmalarının sürdürülmesi ve bu sayede aktif bölgede yer alan amino asit yapılarının etkisinin ortaya çıkarılması önerilmektedir.
  • Öge
    Two-phase blood flow modelling for deep vein thrombosis
    (Bilişim Enstitüsü, 2017) Çalışkan, Utkan ; Çelebi, M. Serdar ; 702151017 ; Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik ; Computational Science and Engineering
    Kan akışının hesaplamalı mühendislik uygulamalarıyla incelenmesi uzun zamandır literatürde yer edinmiş ve teknolojinin gelişmesiyle beraber de oldukça yaygınlaşmaya başlamıştır. Kanın içerdiği bileşenlerden ve sahip olduğu kompleks dinamiğinden dolayı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile simüle edilmesi oldukça zorludur. Fakat mühendis ve bilim adamları problemlerine göre yeterli gördükleri yaklaşımı yaparak, kan akışının modellemesini çok da derine inmeden modelleyebilmektedirler. Kanın akış dinamiği; hız, damar genişliği ve yapısı, hematokrit değeri, kayma gerilmeleri ve benzeri birçok parametreye bağlı olarak değiştiği için kan akışı duruma göre değişik yaklaşımlarla modellenebilmektedir. Örneğin, normalde çok fazlı olan kan, geniş atardamarlarda tek fazlı kabul edilerek deneylere uygunluk gösterecek şekilde simülasyonları gerçekleştirilebilmektedir. Fakat kırmızı kan hücrelerinin jelleşmesi, pıhtı oluşumu ve atımı gibi konularda akış analizleri gerçekleştirilecekse modelin mutlaka çok fazlı, en azından iki fazlı, olarak kurulması gerekmektedir. Damarlardaki en kritik bölgelerden birisi, pıhtı oluşum ve atımı yüzünden ciddi kalp hastalıklarına sebep olan perietal valf bulunduran toplardamarlardır. Bu hastalıklardan en çok karşılaşılanı Derin Ven Trombozudur (DVT). Toplardamarlardaki kanın belirli sebeplerle jelleşmesi ve pıhtı oluşumuna kadar ilerlemesi ciddi olarak insan sağlığını etkilemektedir. Örneğin ufak bir pıhtının toplar damarda bulunması o an için önemli olmazken bu pıhtının akış ve dış etkenlerle kan yolu boyunca ilerlemesi ölümcül hastalıklara (DVT) yol açabilmektedir. Bu durum kırmızı kan hücrelerinin kan içindeki dinamiğine bağlı olarak oluşmaktadır ki bu tür hastalıklarda inceleme için kandaki en kritik bileşen kırmızı kan hücreleri denilebilir. Doktorlar, erken teşhis çalışmalarında hastanın geçmiş sağlık durumuna ve yaşam tarzına bağlı olarak yaptıkları testlere göre hastanın bu hastalığa sahip olma riskini tespit etmeye çalışmaktadırlar. Bunun yanında sağlıksız bireylerde yapılan teşhislerde kırmızı kan hücrelerinin bazı bölgelerde toplanarak jelleştiği ve viskozitesinin arttığı da görülmüştür. Genel olarak toplardamarda görülen bu durum pıhtı oluşumunun sonucu olarak DVT gözlenmektedir. Bu tez ise DVT tespitinin, geçmiş sağlık durumu ve gündelik yaşantı testleri yerine bilgisayar ortamında gerçekçi kan akışı modeli kurarak gerçekleştirilen simülasyonlara göre yapılmasını amaçlamaktadır. Bu tespitin yapılabilmesi için öncelikle kan akışı modelinin toplardamardaki kan akış dinamiğine uygun olması ve en azından iki fazlı (plazma ve kırmızı kan hücreleri) olarak kurulması gerekmektedir. Bu çalışmada, kanın derin venozdaki akışının bilgisayar ortamında, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemleri ile simüle edilerek gözlenmesi amaçlanmıştır. Birçok hastalığa sebep olan pıhtı atımının gerçekleştiği bu toplardamarlardaki akışın incelenmesi, hastalıkların erken teşhisi açısından önem arz etmektedir. Bu damarlarda kanın düşük hızlarda hareketinden dolayı Kırmızı Kan Hücrelerinin jelleşme meyilimi diğer damarlara göre daha yüksektir. Bunun da sebebi kanın akış dinamiğinin kayma oranına ve hematokrit değerlerine göre değişmesidir. Aynı zamanda valf mekanizmasına sahip bu damarlarda, valf kapakçıklarının arkasında kırmızı kan hücrelerinin yoğunlaşması olasıdır. Bu durumlar değerlendirildiğinde hastanın damar yapısına göre yapılan HAD uygulamaları, o bölge hakkında kapsamlı bilgi sağlayabilmektedir. Fakat bunun için HAD modelinin gerçekci yaklaşımla kurulması gerekmektedir. Valf mekanizmasından dolayı katı sıvı etkileşim modeli, kırmızı kan hücrelerinin yoğunluğunun öneminden dolayı iki fazlı non-Newtonian akış modeli ve damar duvarlarının kas kasılmalarına göre hareketinin de gözlemlendiği birleştirilmiş HAD modeli bu bölgelerdeki erken teşhis çalışmaları için yeterli olduğu söylenebilir. Fakat bu tezde, katının hareketi hesaba katılmadan, iki fazlı non-Newtonian akışkan modeli kurularak sabit hızda HAD simülasyonları gerçekleştirilerek kan akışı gözlemlenmiştir. Fazlar arasında yüzey gerilmeleri dikkate alınmadan fazların tamamen karışım halinde bulunduğu yaklaşımıyla, fazlar arası yüzey gerilmesinin hesaplanmadığı HAD simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Non-newtonian iki fazlı kan akışında, kırmızı kan hücrelerinin viskozitesi için deneysel datalarla korele edilmiş modifiye Carreau-Yashuda modeli kullanılırken plazma fazı için de Newtonian yani sabit viskoziteli akışkan modeli kullanılmıştır. Bu modelde non-Newtonian akışkan fazın viskozitesi, karışım halindeki akışkandaki kendi hacim oranına ve bu fazın kayma oranına göre değişmektedir. Modeldeki denklemler, bir takım deneysel çalışmaların sonuçlarıyla korelasyon yapılarak kurulmuştur. Kırmızı kan hücreleri viskozite modeli için literatürden alınan, aslında üç fazlı kan akışı için tanıtılan modifiye Carreau-Yashuda modeli iki fazlı akış için de uyarlanabilmektedir. Bu model düşük kayma oranlarındaki kan akışı için uygun bir yaklaşım vermekle beraber hematokrit değerine bağlıdır. Bütün simülasyonlar açık kaynaklı OpenFOAM yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Normalde, iki fazlı karışım teorisi kullanılarak gerçekleştirilen simülasyonlarda non-Newtonian viskozite modeli bulunmadığı için kırmızı kan hücresi için kurulan non-Newtonian modeli OpenFOAM'ın kütüphanelerine sonradan eklenmiştir. Yeni bir model olduğu için eklenen viskozite modeli ile yapılan kan akışının doğruluğu deneysel verilerle kıyaslanarak doğrulama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İlk önce, OpenFOAM yazılımında kurulan bu modelimizin literatürde deney sonuçları bulunan bir mikro kanaldaki kan akışı çalışmasıyla kıyaslaması yapılarak doğruluğunun derecesi gösterilmiştir. Mikro kanalda yapılan deney sonucuna göre numerik modeldeki hız profilleri aynı grafikte karşılaştırılarak gösterilmiştir. OpenFOAM'da elde edilen sayısal sonuç, mikro kanal deney verisiyle oldukça yakın eşleşme göstermiştir. Ikinci doğrulama çalışması için ani genişleme çemberinde yapılan bir kan akışı deney düzeneği baz alınarak OpenFOAM'da kan akış simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu modelde de deney bilgileri oluşan büyük vorteks merkezinden dik eksenel çizgi üstündeki hız değerlerin bilgisini vermektedir. Sayısal modelimizin sonuçlarına göre aynı çizgi üstündeki değerler, deney verileriyle kıyaslanmıştır. Bu model için de sayısal sonuçlar deneysel verilerle oldukça uyumlu görülmüştür. Doğrulama çalışmaları, modelimizin deneylere eş sonuçlar verdiği ve kan akışı için uygun bir iki fazlı akış modeli olduğunu göstermektedir. Kan akışının düşük ve orta hızlarda fiziğini ortaya koyan bu model ile aynı zamanda iki fazlı olduğu için kırmızı kan hücrelerinin yoğunluğunun arttığı bölgeler de tespit edilebilmektedir. Hızın ve local hematocrit değerlerinin etkilediği kırmızı kan hücrelerinin viskozitesine bağlı olarak değişen yoğunluk iki fazlı kan akışı modellemesiyle zamana bağlı olarak gözlenebilmektedir. Doğrulama çalışmasından sonra DVT incelemesi için üç boyutlu, valfli toplardamar geometrisinde aynı akış modeli kullanılarak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Bunun için fonksiyonu bozuk valf modeli, fonksiyonel geniş valf açıklıklı ve dar valf açıklıklı model olmak üzere üç ayrı geometride simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Normalde, pulsatif kan akışına göre açılıp kapanan valf mekanizmasının modellenmesi oldukça zor olduğu için, valf konum ve durumuna göre değişken simülasyonlar gerçekleştirerek kıyaslamalar yapılmıştır. Geometrilerin hücresel ağ yapısı delaunay algoritması ile Icem CFD yazılımda oluşturulmuştur. Aynı zamanda geometrinin bazı sınırlarında, örneğin valf kapakçıklarında, prizma hücreler kullanılmıştır. Kırmızı kan hücrelerinin duvardaki davranışını daha iyi tespit edebilmek için prizma hücrelerin kullanılması sonuçların doğruluğu açısından önemlidir. Hızın duvara yakın bölgelerde düşük olması beklendiği için prizmatik hücreler duvara tabaka olarak işlenerek, akış alanının ağ yapısı kurulmuştur. Bu geometrilerde hız ve basınç profillerinin yanında kırmızı kan hücrelerinin kayma oranı ve hacimsel oranları da gözlemlenmiştir. İki fazlı akış modellemesi sayesinde kırmızı kan hücrelerinin yoğunluğunun arttığı kritik bölgeler tespit edilebilmektedir. Aynı zamanda zamana bağlı olarak artan kırmızı kan hücrelerinin yoğunluğu da gözlemlenmiştir. HAD analizlerinin sonuçlarının görselleştirilmesi Paraview yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Bunun yanında valfin başlangıcından yukarı doğru artarak alınan noktalardan geçen çizgiler için hız ve hacimsel oran değerleri grafiklere çizdirilmiştir. Üç boyutlu görselleştirme ve iki boyutlu grafikler, kırmızı kan hücrelerinin yoğunluğunun zamanla valf kapakçıklarının duvar ve arka bölgesinde arttığını göstermektedir. Bunun yanında valf geometrisi ve akışın açıklıktan akmasından dolayı valfin üst-arka bölgesinde geriye doğru bir akış görüşmektedir. Bu geri akış da kırmızı kan hücrelerinin toplanmasına sebep olacak bir etkendir. Aynı şekilde viskoziteyi etkileyen düşük kayma oranları da aynı bölgede görülmektedir. Bundan yola çıkarak, valf kapakçıkları açılıp kapanma mekanizması ile çalışmasına devam ederken kırmızı kan hücrelerinin valf yakınlarında toplanması olasıdır. Bu statis noktalarındaki hareketi de aslında, sağlıklı damarda, valfin hareketinin damar duvarını etkilemesiyle ve ya daha etkili olan kas kasılmasının damar duvarını hareket ettirmesi ile sağlanmaktadır. Bunun yanında kırmızı kan hücrelerinin toplanacağı kritik bölgeleri tespit etmek için Duvar Kayma Gerilmesi (WSS) ve bu gerilmelerin uzayda değişim değerleri (SWSSG) de gözlemlenmiştir. Bu değerler kanın duvara yakın bölgelerindeki akış durumu hakkında bilgiler vermektedir. Normalde yüksek WSS ve SWSSG değerleri kan damarı için tehlikeli olduğu halde, DVT çalışmasında bu değerlerin düşük olduğu bölgeler daha kritik olmaktadır. Çünkü bu değerlerin düşüklüğü duvardaki o bölgede hareketliliğin az olduğunu ifade eder. Hareketliliğin az olması da kırmızı kan hücrelerinin yoğunlaşmasına imkan sağlamaktadır. Bundan dolayı, bu tarz değerlerin DVT çalışmasıyla bağdaştırılarak yapılan kanıtsal değerlendirmeler ile tez çalışmamız literatüre katkıda bulunmaktadır. Bunlara benzer diğer değer çalışmaları, özellikle zamana bağlı olarak kurulmuş değerler de yine kanıtsal olarak kan damarı içindeki tromboz oluşumuna dair bilgiler verebilmektedir. Iki fazlı akış modelimizle yapılan simülasyonlarda bu değerler de hesaplanarak pıhtı oluşumu hakkında daha kapsamlı bilgi alınabilir. Bu sayede, kan akışının iki fazlı ve özel viskozite modeliyle simüle edilmesi ve akış sonuçlarına göre hesaplanan değerler ile beraber olası pıhtı oluşumu hakkında önceden tespit yapmak mümkün olmaktadır.
  • Öge
    Quasi-Newton and artificial compressibility based partitioned algorithms for strongly coupled fluid structure interactions
    (Bilişim Enstitüsü, 2017) Özküçük, İbrahim ; Çelebi, M. Serdar ; 702121022 ; Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik ; Computational Science and Engineering
    Bu tezde, çoklu fizik uygulaması olan akışkan-katı etkileşimleri derinlemesine incelenmiştir. Akışkan-katı etkileşimli problemlerin neler oldukları, hangi mühendislik alanlarında kullanıldıkları ve akışkan-katı etkileşimli uygulamaların neden yapıldıkları incelenmiştir. Akışkan-katı etkileşimli problemlerde uygulanan metodlar monolitik ve bölümlenmiş yaklaşım olarak iki ana grup altında sınıflandırılıyor. Her iki tip yaklaşım türü de incelenmiş ve ne oldukları kısaca anlatılmıştır. Bölümlenmiş yaklaşımlı metodların için de "black-box" olarak adlandırılan yaklaşım, akışkan-katı etkileşimli problemlerin akışkan ve katı kısımlarını birbirlerinden en bağımsız olacak şekilde tutan yaklaşım türüdür. Bu tezdeki çalışmanın ana hatlarını da, "black-box" yaklaşımlı metodlar oluşturuyor. "Black-box" yaklaşımlarda yaygın olarak kullanılan "Aitken's dynamic relaxation" metodu ile quasi-Newton tipi bir method olan IQN-LS metodu, literatürde yaygın olarak kullanılan bir problemde kullanılarak karşılaştırılmaları yapılmıştır. Günümüzde "the state of art" olarak tanınan metod olan "IQN-LS" metodunun neden daha iyi sonuçlar verdiği açıklanmıştır. Bunlarla birlikte, bölümlenmiş algoritmalarda gözlemlenen büyük bir problem incelenmiş ve çözüm aranmıştır. "Sıkıştırılamazlık ikilemi" olarak anılan problemin neden ortaya çıktığı kısaca bahsedilmiş ve problemin çözümler üzerindeki kötü etkilerini azaltacak bir teknik araştırılmıştır. Son olarak, kan akışı modellemelerindeki akışkan-katı etkileşimleri tanıtılmıştır. Damarlar içindeki kan akışının modellenmesindeki zorlukların nasıl aşılabileceği araştırılmıştır. IQN-LS tabanlı akışkan-katı etkileşimleri çözücümüzü kullanarak geniş damarlarda kan akışı modellemesi ve üç boyutlu simülasyonu yapılmıştır. Akış problemi şıkıştırılmaz, Newtonian ve laminer olarak modellenmiş olup, zamana bağlı değişen hız profili eklenmiştir. Katı problemi ise lineer elastik olarak modellenmiştir. Simülasyona ait tüm parametreler ve simülasyonun sonuçları detaylıca açıklanmış ve tartışılmıştır.
  • Öge
    Elyaf sarma ile üretilen kompozit yapıdaki basınçlı kapların değişik yüklemelerde modellenmesi
    (Bilişim Enstitüsü, 2017) Pehlivan, Alparslan ; İmrak, Cevat Erdem ; 702121001 ; Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik ; Computational Science and Engineering
    Bu çalışmada, günlük hayatta karşımızı sıklıkla çıkan basınçlı kap uygulamaları üzerine çalışma yapılmıştır. Basınçlı kap yapıları için Ashby Metodu kullanılarak sistem için uygun malzeme seçilmiştir. Üretilebilecek en iyi tasarım, matematiksel model ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Yapılan matematiksel modelde malzeme olarak seçilen karbon fiber takviyeli kompozitler için elyaf sarma açısı parametrik olarak tanımlanmış ve genetik algoritma yöntemi kullanılarak en iyi sistem tasarımı oluşturulmuştur. Burada dayanıma etki eden katman sayısı da ele alınarak katman sayısı değişiminin gerilme dağılımına etkisi sorgulanmıştır. Yapılan işlemleri doğrulamak için aynı işlemler bilgisayar ortamına aktarılarak sayısal çözümleme programlarıyla analiz edilmiştir. Bunun için öncelikle ilk tasarım 3D modeli oluşturulmuş ve arkasından kompozit ve sayısal modüllerle gerekli işlemler yapılmıştır. Analizlerde yine aynı değerler parametrik olarak belirlenmiş ve sonuç olarak matematiksel model ve sonlu elemanlar çözümünün doğrulanması yapılmıştır. Çalışmayla ilgili literatür çalışmaları incelenmiş ve yapılan deneysel çalışmalar ile tezde yapılan analitik ve numerik çözümler karşılaştırılarak doğrulama sağlanmıştır. Alınan sonuçlar incelendiğinde en iyi açı değerindeki gerilme dayanımının maksimum değerde performans sağladığı ve katman sayısının sistem dayanımına nasıl etki ettiği görülmüştür.