FBE- Makine Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 399
-
ÖgeMobile robots(Institute of Science and Technology, 1996)In this thesis, the main object is to give an idea of mobile robot concept because mobile robotics is a very new field of robotics research in our country and also technologically developed countries. In chapter 1, definitions of mobile robot, design considerations, a brief overview of mobile robot projects, and the application areas where mobile robots are used have been explained in details. In chapter 2, the basic locomotion systems of mobile robots have been concerned. According to this consideration, mobile robots can be classified as: Wheeled mobile robots, Tracked mobile robots Legged mobile robots Articulated body structured mobile robots Combinations of basic configurations The drawbacks and advantages of each locomotion system have been studied. In chapter 3, basic navigation and multisensory navigation systems used for mobile robots so far have been studied by giving the real application examples. In chapter 4, global path planning, local path planning and collision avoidance have been concerned including commonly used path planning techniques for mobile robots. In chapter 5, control structures for autonomous mobile robots have been studied. These control structures are divided into mainly two categories: Functional Decomposition Behavioral Decomposition Under this classification, significant control structures belong to these groups have been explained in details. In chapter 6, simulation of a point-to-point (PTP) motion control of a three- wheeled differentially steered mobile robot has been studied.
-
ÖgeParticle separation at high temperature with tangential inlet reverse flow gas cyclones(Institute of Science and Technology, 1994)Separation of solid particles from gas is a major challenge to engineers in many industries. Separation is required as a mean of gas purification, filtration and re-collection of some pneumatically conveyed materials. Re-collection of valuable particles is also required in most of chemical production processes, pharmacology, and food industries. Separation can be done by many devices. Cyclone is a separation device that acquire a unique position among various other available separation devices. Cyclones are by far the most common type of gas/solid separation device used in industrial process. Cyclone are either used alone or as a pre-collector followed by another separation device. The first cyclone was patented by a German company (Knickerbockers Co.) to an American co. in 1885. Basic information about cyclones was gained by extensive researches on this device in 1930, 1940. Researches continued from that time on but a systematic data on how the design parameters effect cyclone operation are not available yet. Tangential entrance reverse flow cyclone has been closely studied in this thesis. The nature and type of flow in cyclone has been investigated and correlation relating the flow parameters to cyclone geometry has been examined. By a full utilization and proper amalgamation of up to date published data and formulas a model for designing a cyclone has been successfully constructed. The model can be easily used in specifying cyclone dimensions and determining its optimum size and inlet velocity for a specific operating conditions of a particular process. The model is used in designing a cyclone to separate cement particles from air at 550 K and it proves to give a marvelous result when compared with well known cyclones such like Stairmand cyclone and other ones. Another model has been developed for making comparison between different designs of cyclones. The bases for comparison are the technical and economical parameters that are combined together in one parameter which can provide a firm indication of preference. Cyclones deserve more focus and study especially in developing countries, like Turkey and Libya, for the reason that they are very economical and efficient if they are well designed.
-
ÖgeUnsteady interactions of side-jet injected in an aerodynamic flow over a forebody(Institute of Science and Technology , 1999)The aerodynamic aspects of flow over forebody with side-jet emerging downstream the nose have been studied with emphasis on the dynamics of the turbulent structures in the vicinity of the wall. The flow patterns due to the jet were examined by visualization and these were quantified by local measurements of pressure along the line of symmetry with jet-to-crossflow velocity ratios varying as 4, 5 and 6 for jets variably emerged from 0.83 and 1.33D downstream the tangent ogive noses with 1.5, 2.5 and 3.5D profiles. The results showed that the penetration depth and the spread of the jet were dependent upon the velocity ratio and this was more in evidence for its small values. Once the jet is bent, the process of spreading terminated with jet outlines confined to a very small region conformed in the streamlines of the crossflow. Statistical analysis of wall pressure fluctuations in the absence of the jet revealed that for the 2.5£>-nose a separation zone with confined vortical flow exists just downstream the nose, though flows for the 1.5D- and 3.5D-noses behaved differently. When these flows were subjected to a jet, the time-averaged mean pressure for 1.5D-nose exhibited a totally different distributed load characteristics than for the 2.5D- and 3.5£>-noses. Key Words: Fluid Mechanics, Aerodynamics, Rockets, Guidance Systems.
-
ÖgeApplication of artificial intelligence to Scada systems(Institute of Science and Technology , 1991)Şebekeler Şebekeler her türlü bilgi ve enerjiyi taşımak amacıyla kullanılan proses ve işlemlerden oluşan ortamlardır. Bu bağlamda şebeke; - malzeme (katı, gaz, sıvı); enerji ve bilgi taşıma ve dağıtma - yolcu veya mal nakli için kullanılan trafik yolları (kara, hava, deniz vs. ) için kullanılan her türlü ekipmanı kapsayan sisteme verilen genel isimdir. Taşıma işlemi kaynaktan tüketiciye yapılırken depolama, saklama ve talebe bağlı değişimlerin optimal olarak karşılanması istenir. Arz / talep ilişkisi şebekelerin boyutlandırır İması ve işletilmesinde temel etkenlerdir; böylece üretim ve depolama boyutlarının referans değerleri rahatlıkla saptanabilir. Şebekelerin Otomasyon ve Kontrolü Dağıtım şebekelerine ait elemanlar genellikle büyük coğrafi alanlara dağılmış durumdadırlar, bunun sonucunda otomasyon ve kontrol elemanlarıyla, işletim personelinin farklı konumlarda olmasının gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Böylece insan ve makina arasında bir bilgi taşıma ortamının da kullanılması zorunlu hale gelmektedir. Şebekelerin otomasyon ve kontrolü özellikle şu endüstriler inde öneme sahip olmaktadır: sektör- Elektrik dağıtım ağları Gaz şebekeleri Petrol ürünleri dağıtım şebekeleri Su, atık su, kanalizasyon şebekeleri Bölgesel ısıtma sistemleri Trafik yönetim sistemleri Veri iletişim şebekeleri
-
ÖgeAdaptive remeshing on two dimensional unstructured meshes(Institute of Science and Technology, 1996)Rüzgar tüneli deneyleri, hava araçlarının aerodinamik dizaynlarının belirlenmesinde önemli rol oynamaktadır. Rüzgar tünelinde denenen model üzerine gelen kuvvetler ölçülebilir, yüzeyinde belirli noktalarda basmç değerleri elde edilebilir ve akım görünürlüğü teknikleriyle model üzerindeki ve etrafındaki akış alanı incelenebilir. Bütün bu metotlar ile elde edilen sonuçlan değerlendirerek model yeniden dizayn edilebilir. Ancak rüzgâr tüneli deneyleri çok vakit alır ve masraflıdır. Bir uçağın dizaynında on binlerce saat rüzgâr tüneli deneyi yapıldığı göz önüne alınırsa, bu aşamanın maliyet ve zaman açısından önemi daha iyi anlaşılır. Yüksek hızlı bilgisayarların kullanımıyla akış problemlerinin sayısal çözümü mümkün hale gelmiştir. Bir problemin sayısal çözümü iki aşamada incelenebilir. Bunlar; çözüm yapılan alanda bir ağ oluşturulması ve bu ağ üzerinde sayısal metodun gerçekleştirilmesidir. Elde edilen çözümün doğruluğu kullanılan sayısal metoda ve kullanılan ağın probleme uygunluğuna bağlıdır. Kullanılan bilgisayarların hızında ve belleğindeki artışa paralel olarak sayısal çözüm metotlarının aerodinamik dizayna katkıları da artmıştır. Geliştirilen çözüm tekniklerinin basit şekillere uygulanması ile gerçeğe çok yakın sonuçların elde edilmesi, karmaşık geometriler, örneğin uçaklar, üzerindeki akış alanının sayısal metotlarla çözümüne olan ilgiyi arttırmıştır. Sayısal modellemeyle uğraşan analizcinin ilk aşamada karşılaşacağı problem çözüm alanını kaplayan uygun bir ağın oluşturulması olacaktır. Bundan sonra ise sayısal sonucun hatasını azaltmak için ağın, akışın değişen özelliklerine uygun bir şekilde, adaptasyonu gerekecektir. Karmaşık geometrik yapıya sahip bir modelin etrafında ağ oluşturmanın zorluğu model yüzeyinin tek bir koordinat sistemiyle tanımlanamamışından kaynaklanmaktadır. Dikdörtgensel bir alanda kartezyen koordinat sistemi kullanılarak kolayca yapısal bir ağ elde edilebilir veya bir kanat profili etrafında yine yapısal bir ağ geometrik transformasyonlar kullanılarak elde oluşturulabilir. Fakat karmaşık bir geometriye sahip bir model etrafında, örneğin tam bir uçak etrafında, yapısal bir ağ elde etmek bu kadar kolay olmayacaktır. Kanadın etrafında oluşturulan ağ gövdenin etrafında oluşturulana uymayacaktır. Böyle bir model etrafında ağ, akış alanını gruplara ayırarak elde edilebilir. Ağ üretimine alternatif bir yaklaşım ise yapısal ağdan vazgeçip tamamıyla yapısal olmayan bir ağ kullanmakta*. Ağ elemanım iki boyutlu problemlerde üçgen ve üç boyutlu problemlerde üçgen tabanlı prizma seçerek, ağ oluşturulması mümkün olabilacektir. Yapısal olmayan ağlar son yıllarda sıkça kullanılmaktadır. vnı Ağ hangi metotla yapılırsa yapılsın, düğüm noktalan akışın fiziksel durumuna bağlı olarak dağıtılmalıdır. Bu ise fiziksel özelliklerin değiştiği yere en yüksek doğrulukla çözüm verecek minimum sayıda nokta yerleştirilmesiyle olacaktır. Böyle bir ağ ya bir koordinat sisteminin tanımlanmasıyla yapısal olarak veya her bir düğüm noktasının komşu noktalarla tanımlanmasıyla yapısal olmayarak elde edilebilir. En yaygın metot olan yapısal ağ yönteminde, ilgilenilen alan genelde dikdörtgensel alanlara ayrıştırılır. Böylece sınırlarda bulunmayan her bir düğüm noktasının aynı sayıda komşu noktası olacaktır. İki boyutlu halde koordinat sisteminin eksenleri t, ve rj dikdörtgenlerin kenarlarına paralel olacak şekilde tanımlanabilir. Böyle bir koordinat sisteminde düğüm noktalarını Tj'nm sabit olduğu doğrultuda, £ arttığı yöne doğru artarak numaralandınrsak ve aynı şekilde rj yönünde de numaralandınrsak, her bir düğüm noktasının ve komşularının numarası belirlenecektir. Böylece yapısal bir ağ elde edilecektir. Genellikle bu tür ağlar çözüm alanının transformasyon teknikleriyle bir dikdörtgene dönüştürülmesi ve bu dikdörtgenin, dikdörtgen elemanlara ayrılmasıyla elde edilir. Akışkan akışı ile ilgili bütün sayısal çözüm metotları bu tür ağlar üzerinde uygulanabilirler. Bu tür çözümlerle uğraşan analizciye yapısal ağ kullanmanın verdiği en büyük avantaj, bir çok metot arasından kendisine uygun birisini seçebilmesidir. Yapısal ağ kullanmanın sakıncası ise her geometri için uygun bir ağ oluşturmanın mümkün olmayışıdır. Bu sakınca çözüm alanım yapısal ağ oluşturulabilecek alt gruplara ayırarak giderilebilse de sonuçta kötü kaliteli elemanlar oluşabilecek ve zaman kaybı olacaktır. Bütün bu sakıncalar göz önüne alınarak yapısal ağa alternatif olarak yapısal olmayan ağların kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu ağ yapısının önemli bir özelliği her bir düğüm noktası etrafındaki komşu noktaların sayısının eşit olması gerekliliği bulunmayışıdır. Bu metotta dörtgen elemanlar kullanılabilir fakat yaygın olarak üçgen elemanlar kullanılmaktadır. Ağın yapısal bir düzeni bulunmadığından her bir elemanın hangi köşesinde kaç numaralı düğüm noktasının bulunduğu listelenmelidir. Bu yöntemle elde edilen bir ağ bir koordinat sistemiyle tanımlanamayacağından yapısal ağlara uygulanabilen bütün çözüm teknikleri (koordinat sistemine bağımlı olanlar) bu ağlar üzerinde kullanılamayacaktır. Yapısal olmayan ağlatın en büyük avantajı karmaşık geometriler için uygun olmasıdır. Ayrıca bu ağlar üzerinde adaptasyon işlemi yapısal olanlara nazaran daha etkin bir şekilde yapılabilmektedir. Yapısal olmayan ağlan kullanmanın dezavantajlan ise kullanılan çözüm yöntemlerinin sınırlı olması, bilgisayarda fazla bellek kullanılması ve çözüm süresinin uzaması olarak sıralanabilir. Yukanda belirtilen avantajlan göz önüne alınarak ve son yıllarda sıkça kullanıldığından dolayı bu çalışmada yapısal olmayan ağlar kullanılmıştır. İlk önce bazı yapısal olmayan ağ üretim teknikleri anlatılmış daha sonrada adaptasyon tekniği verilmiştir. Yapısal olmayan ağ üretimi için ilerleyen cephe yöntemi kullanılmıştır. İşleme bütün sınır çizgilerinin tanımlanmasıyla başlanır. Düğüm noktalan sınırlara yerleştirilir ve ardışık noktalar düz çizgilerle birleştirilir. Daha sonraki aşamalarda bu ıx çizgiler oluşturulacak üçgenlerin kenarları olacaktır. Bu nedenle sınırlara konan noktaların arası istenen ağ aralığı kadar olmalıdır. Sınır çizgilerine düğüm noktalan yerleştirildikten sonra üçgen elemanlar oluşturulabilir. Üçgen elemanlarla doldurulacak olan ve sınır çizgileriyle tanımlanacak olan bu bölgeye cephe denilmektedir. Cephe sürekli olarak değişen bir geometriden ibarettir ve herhangi bir anda üçgen oluşturmaya müsait bütün kenarları içermektedir. Yeni bir üçgen oluşturmak için cepheden mevcut bir kenar seçilir ve üçgen eleman oluşturulur. Bu ya cephede mevcut olan diğer kenarları kullanarak veya yeni kenarlar üretilerek gerçekleştirilir. Yeni eleman oluşturulduktan sonra cephenin yapısı değişecektir ve bu işlem cephe boşalana kadar yani cephe içinde sadece üç kenar kalana kadar devam edecektir. Aşağıda bu işlem adım adım verilmiştir. i - sınırların tanımlanması ii - noktaların yerleştirilmesi ve başlangıç cephesinin oluşturulması iii - cepheden bir kenar seçilmesi iv - eleman kalite kriteri a - yeni bir nokta oluşturulması b - varolan bir noktanın kullanılması v - bu noktayı kullanarak yeni bir elemanın oluşturulması vi - cephe yapısının değişmesi vii - eğer cephe boş değilse iii'ye gidilmesi, boş ise işleme son verilmesi Bu metotla istenen ebatlarda elemanların oluşturulabilmesi için bazı geometrik parametreler kullanılmalıdır. Bunlar birbirine dik iki doğrultu ve bu doğrultulardaki kenar uzunluklarıdır (iki nokta arasındaki aralık). Böylece bir noktada iki doğrultudaki aralık değerleri eşitse oluşturulan üçgen eşkenar olacaktır. Bu parametreler akış alanındaki her düğüm noktası için aynı olmayacaktır. Akımın ani olarak değiştiği yerlerde aralık değerleri küçük, yani noktalar birbirine daha yakın, diğer yerlerde ise buna nazaran daha büyük olacaktır. Akış alam üzerinde bu parametrelerin kontrolü ise iki yöntemle yapılabilmektedir. Bunlardan birincisi kontrol ağı kullanmaktır. Kontrol ağı üçgen elemanlardan oluşur ve düğüm noktalarındaki aralık değerleri, yeni oluşturulacak olan ağın aralık değerlerinin hesaplanmasında kullanılacaktır. Kontrol ağı yeni oluşturulacak ağı tamamıyla kaplamalıdır ve sahip olacağı üçgen sayısı yeni oluşturulacak ağın üçgen sayısından çok daha az olur. Her ne kadar az elemandan oluşsa da kontrol ağım oluşturmak zaman alan bir iş olacaktır. Oluşturulacak ağın daha iyi kontrolü ancak kontrol ağındaki nokta sayısının arttırılmasıyla olacaktır, bu ise daha çok zaman isteyecektir. Ayrıca bu metot akışın özelHklerinin ani olarak değiştiği yerlerde (şok dalgası, sınır tabaka) nokta aralıklarının belirlenmesinde yeterli olmayabilecektir. Bu nedenle daha kolay ve etkili olan bir yöntem geliştirilmiştir. Bu metotta nokta aralıklarının kontrolü çözüm alanına konan kaynaklarla sağlanmaktadır. Bir noktadaki aralık değeri, o noktanın kaynağa olan uzaklığına bağlı olarak hesaplanmaktadır. Üç çeşit kaynak olabilmektedir; nokta, çizgi, üçgen. Çizgi ve üçgen kaynak ların her bir ucunda bir nokta kaynak bulunmaktadır. Bir nokta kaynağının beş parametresi vardır. Bunlar; kaynağın akış alanındaki konum koordinatları, kaynak dairesinin içindeki sabit olan aralık değeri, kaynak dairesinin yarıçapı ve kaynak fonksiyonunun sabiti. Eğer bir noktanın yeri kaynak dairesinin içinde ise o noktanın aralık değeri kaynağın aralık değerine eşit olacaktır. Eğer nokta kaynak dairesinin dışmda ise o noktadaki aralık kaynak fonksiyonuna ve sabitine göre hesaplanacaktır. Ağ aralıklarının sonucun doğruluğu üzerindeki etkisi büyük olacağından, akış alanı içindeki aralık değeri büyük önem taşımaktadır. Aralık ne kadar küçük olursa yani düğüm noktalan birbirine ne kadar yakın olursa sonucun hatası o derece az olacaktır. Diğer taraftan kullanılan bilgisayarın hızı ve belleği kullanılan nokta sayısını sınırlamaktadır. Bu nedenle noktaların akışın ani olarak değiştiği diğer yerlere nazaran daha sık olması gerekmektedir. Fakat bu bölgeler genelde çözüm yapmadan bilinememektedir. Dolayısıyla düğüm noktalarının sayılarım hataların büyük olduğu bölgelerde arttırmak gerekecektir. Bu gereklilik çözücünün ve ağ üreticinin beraber çalıştığı ağ adaptasyonu metodunu gündeme getirmiştir. Adaptasyonda ilk aşama ağın sıklaştırılacağı veya seyreltileceği yerlerin tespit edilmesi olacaktır. Bundan sonra ise yeni ağ elde edilebilecektir. Bu çalışmada ilk aşamayı gerçekleştiren ve ağ üreten program için bir kontrol ağı oluşturan bir program geliştirilmiştir. Program her bir düğüm noktası için bir 'gösterge' değeri hesaplar. Bir noktadaki göstergenin değeri o noktanın akış alanındaki yerine göre değişmektedir. Akış alanında akışkanın fiziksel özelliklerinin ani olarak değiştiği yerler, şok dalgalan ve durma noktalandır. Bu bölgeleri tespit etmek için akışkanın özelliklerinin değişimi incelenmiştir. Bunun için akışkanın özelliklerini içeren bir değişken Q, tanımlanmıştır. Q=a. p+ b.p+ c. u+ d. v+ e.M Burada p,p,u,v,M sırasıyla yoğunluk, basmç,yatay ve düşey hızlar ile mach sayısıdır. a,b,c,d,e ise bunlara karşılık gelen ağırlık faktörleridir. Göstergenin hesabı için çeşitli kriterler göz önünde bulundurulmuştur. Bunlar; \u.VQ\, \VQ\ ve \v.âv/Sy\ dir. Sonuncu kriter akışın toplam hızının çok düşük olduğu ve düşey hızın ani olarak değiştiği yerlerde kullanılmıştır (kanat profilinin hücum kenan). Bütün noktalar için gösterge değerleri hesaplanıp listelendiği zaman, bunların 0 ile 20,40 gibi iki sayı arasında değiştiği görülmüştür. Yeni aralık değeri eskisinin gösterge değerine bölünmesiyle elde edildiğinden gösterge değerlerinin kontrolü gerekmektedir. Bu nedenle gösterge değerleri ölçeklenmeli ve daha küçük bir sayı aralığına sıkıştınlmahdır. Bu çalışmada her problem için gösterge değerlerinin ölçeklendiği sınırlar dışandan programa verilmiştir. Çünkü her problemin akış özellikleri ve ağ yapısı aynı olmamaktadır, örnek olarak bir problemde gösterge değerleri 0.5 ile 2 arasına xı sıkıştırılmıştır. Gerçek gösterge değerleri bu aralığa bir transformasyon fonksiyonuyla yerleştirilmiştir. Fonksiyonun şekli yeni ağın kalitesini önemli ölçüde etkileyecektir. Bu şekilde her bir düğüm noktasının yeni gösterge değeri elde edildikten sonra eski ağın aralık değerleri kullanılarak yeni ağ elde edilir. Bunun ilk önce eski ağın aralık değerlerinin hesaplanması gerekmektedir. Bir düğüm noktasındaki aralık değeri o düğüm noktasında kesişen eleman kenarlarının uzunluklarının ortalaması olarak alınmıştır. Bu aralık değerlerinin gösterge değerlerine bölünmesiyle kontrol ağı elde edilmiş olur. Bu kontrol ağı kullanılarak da yeni ağ oluşturulur. Elde edilen ağ akışa daha uygun hale gelmiş yani adapte edilmiştir. Yapılan uygulamalarda adaptasyonun bir defada değil de birkaç aşamada yapılması halinde sonuçta elde edilen ağın daha uygun olduğu gözlenmiştir. Bu çalışmada adaptasyon tekniği dört problem üzerinde denenmiştir. Her bir durum için 3 veya 5 adaptasyon yapılmıştır. Gerek göstergenin hesaplanmasında gerekse ölçeklendirilmesinde farklı kriterler kullanılmıştır. Çünkü bir probleme uygun olan değişken değerlerinin diğerlerine uygun olmadığı gözlenmiştir. Bu çalışmada iki boyutlu yapısal olmayan ağlar üzerinde uygulanabilen bir adaptasyon tekniği geliştirilmiştir, ilk başta akış alam ile ilgili verileri içeren dosyalar hazırlandıktan ve bir başlangıç ağı hazırlandıktan sonra istenen sayıda adaptasyon kolay bir şekilde yapılabilmektedir.