Browsing by Author "Akay, Hasan Umur"

Now showing 1 - 7 of 7

Eğitim Amaçlı Bir Rüzgar Tünelinin Tasarımı, Üretimi, Ölçüm Düzeneği ile Donatılması ve Deneme Ölçümleri
(2022) Kılıçkaya, Murat Coşkun Çığıl; Akay, Hasan Umur; Automotive Engineering; 06. School Of Engineering; 01. Atılım University
Bu tez kapsamında, tezin yazarı tarafından bir öğrenci ekibinin yardımı ile 2019 senesinde en fazla 11.3 m/s hızında hava akışı üretebilen (Reynolds sayısı ile karşılığı 267,000 kadardır), 350x350 mm kesitine ve 650 mm uzunluğuna sahip bir akış hacim alanına sahip eğitim amaçlı bir rüzgar tüneli Atılım Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği laboratuvarında inşa edilmiştir. Ayrıca, rüzgar tünelini sürükleme ve kaldırma kuvveti ölçebilen bir düzenek ile donatmak amacı ile üç tane kuvvet terazisi tasarlanmış, üretilmiş ve deneme çalışmaları yapılmıştır. Birinci kuvvet terazisi sadece 90 derece hücum açısında sürükleme ve kaldırma kuvveti ölçme yeteneğine sahipti. Birinci kuvvet terazisi kullanılarak, sürükleme katsayı bilgisi yazında bulunabilen bir yuvarlak disk ve dikdörtgen bir plakanın rüzgar tüneli ölçümleri yapılmış ve sonuç olarak iki farklı rüzgar tüneli hız verisi elde edilmiştir. Bu iki veri en fazla yüzde 2 bağıl hata ile eşleşmiştir. Rüzgar tünel için hız verisi elde ettikten ve sürükleme yük hücresinin güvenilirliğini kanıtladıktan sonra, hücum açısı ayarlama yeteneğine sahip ikinci bir kuvvet terazisi tasarlanmış, üretilmiş ve denemeleri yapılmıştır. Halbuki, kaldırma yük hücresinin güvenirliği yüksek seviyede ölçüm kirliliği (noise) ve ikinci kuvvet terazisinin bazı bileşenlerinin ölçümleri yapılan nesnelerin akış seyirlerini bozmuş olabileceği şüphesi nedenleri ile kanıtlanamamıştır. Bu sebeple, M5 çapında bir bağlantı uzvu dışında bütün bileşenleri rüzgar tüneli akış hacmi dışında bulunan üçüncü bir kuvvet terazisi tasarlanmış, üretilmiş ve denemeleri yapılmıştır, ki bu terazi hala kullanımdadır. Üçüncü kuvvet terazisi ile yapılan çalışmalar sırasında da ikinci kuvvet terazisi ile yapılan çalışmalar esnasında akış ölçümleri yapılan nesneler kullanılmıştır. Bunlar NACA 2418 (Kiriş= 80 mm ve Kanat Açıklığı=80 mm) 2-Boyutlu Akışı, 81$\times$81$\times$2 mm Dikdörtgen Plaka 2-Boyutlu Akışı ve 81x81x2 mm Dikdörtgen Plaka 3-Boyutlu Akışı. Bu yapılan rüzgar tüneli ölçümleri bilgisayar Hesaplamalı Akışkanlar Mekaniği (HAD) çözümlemeleri (ANSYS ve COMSOL yazılımları ile), 2-Boyutlu İnce Kanat Kuramı ve benzer bir yayın ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma işlemi bazı umut verici sonuçlar ortaya çıkarmıştır. Şöyle ki, düşük seviyede gerçekleşen ya da gerçekleşmeyen ölçüm kirliliği durumunda rüzgar tüneli ölçümleri karşılaştırılan verilere yeterince yakın seyretmiştir. Özellikle 2-Boyutlu İnce Kanat Kuramı'da dair ilgi çekici sonuçlar elde edilmiştir. Tüm bu çalışmalar göstermektedir ki, rüzgar tüneli düzeneği güvenilir ve sağlıklı bir akış oluşturabilmektedir ve ölçüm kirliliğinin olmadığı koşullarda yük hücreleri ile donatılmış bir kuvvet terazisi bu düzenek ile uyumlu çalışabilmektedir. Ölçüm kirliliği sorunun en bilindik çözümü bir Faraday Kafesi üretmektir ve gündemdeki bir kuvvet terazisine eklenebilir. Dahası, döndürme etkisini ölçmek için üretilecek bir terazi eğitim amaçlı bu rüzgar tüneli kullanılarak bilimsel bilgi üretimine katkı sağlayabilir.
Gerçek akışkanların karıştırılması ve yanması için openfoam'da geliştirilmiş bir hal denkleminin uygulanması
(2023) Omair, Muhammad; Akay, Hasan Umur; 01. Atılım University
Roketlerin, gaz türbinlerinin ve dizel motorların yanma odası basıncının, yakıt ve oksitleyicilerin kritik basıncının üzerinde olduğu bilinmektedir. Sıvı roket motor- larında yakıt ve/veya oksitleyici kriyojenik sıcaklıklardadır. Bu süperkritik yanma oda basıncı ve kriyojenik itici gaz sıcaklığı, karıştırma ve yanmanın sayısal analizi için özel işlem gerektirir. Bu çalışmada, bu koşullar altında doğru ve verimli yanma simülasyonu için uygun termofiziksel modeller ile birlikte yeni bir hal denklemi uygu- lanarak yeni bir çözücü geliştirilmiştir. Yakıt ve oksitleyici davranışı gerçek akışkan yaklaşımı ile modellenmiştir. İyileştirilmiş bir hal denkleminin yeni uygulaması, yoğunlukların daha iyi tahmin edilmesini sağlamıştır. Bir ön işleme adımında alev tabloları oluşturularak yanmayı verimli bir şekilde analiz etmek için 'Sabit laminer alev modeli' seçilmiştir. Bu, 325 reaksiyonlar ve 53 türler ile ayrıntılı bir kimyasal kinetik mekanizması 'GRI 3.0'ın kullanılmasını sağlamıştır. Analiz metodolojimiz, sonuçları literatürden alınan referans sonuçlarla karşılaştırılarak doğrulanmıştır.
Lomber Vertebra L4, L5 ve Sakrum Vertabra S1 için Biyomekanik Sonlu Eleman Modelleri
(2023) Hameed, Adıl Kadhım Abdulabbas; Akay, Hasan Umur; Kentel, Behzat Bahadır; 01. Atılım University
Bu tezde, sıkıştırıcı, torsiyonel ve fleksiyonel yüklerin lomber omur L4, L5 ve sakrum omuru S1 ile intervertebral diskler ve bağlar üzerindeki etkileri araştırılmaktadır. Sonlu elemanlar (FE) modellerinin geometrileri, SolidWorks yazılımı ve literatürde bulunan stereolitografik veriler kullanılarak oluşturulmuştur. Sonlu eleman gerilme analizleri ANSYS yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Omurlar ve sakrum için lineer elastik kemik modelleri, L4-L5 ve L5-S1 arasındaki bağlar ve intervertebral diskler için hiperelastik malzeme modelleri kullanılmıştır. Sağlıklı intervertebral disklere sahip omurlar ve ayrıca L4 ile L5 arasında rejeneratif disk değiştirme ameliyatı geçirmiş olanlar dikkate alındı. Sağlıklı omurgalar için L4-L5 modellerinin sonuçları, literatürdeki mevcut in vitro deneysel sonuçlar ve mevcut hesaplamalı modeller ile olumlu bir şekilde karşılaştırıldı. Ligamentlerin intervertebral disk üzerindeki etkisi, ligamanlı ve ligamansız olgular çözülerek değerlendirildi. Dikey eksen yönündeki yer değiştirmenin (sıkıştırma yükü yönü), bağsız bel düzeneğinde bağ olana göre daha fazla olduğu sonucuna varılmıştır, zira bağlar intervertebral diskin bükülmesini kısıtlamada temel bir rol oynamıştır. Sağlıklı koşullar altında ve ameliyatlardan sonra bir L4-L5-S1 segmenti üzerindeki üç yükleme koşulunun etkileri incelendi ve cerrahi vakalarda önemli ölçüde daha az deformasyon ve daha düşük gerilimler gösterildi. Cerrahi mekanizmalardan biri L4 ve L5'i kısmen birbirine bağlayan, L4 ve L5 arasında bir titanyum ayırıcı nakli sağlayan bir kısmi ara parçadan (spacer); diğeri ise L4 ve L5 arasında L4 ve L5'i tamamen bağlayan titanyum ekleme mekanizmasına sahip bütün bir ara parçadan (insert) oluşmaktadır. Kısmi ara parça nakli, ara parçayı yerinde tutmak için intervertebral diskin üstüne ve altına pedikül vidalarının yerleştirilmesini gerektirirken, oldukça yakın zamanda alınmış olan patentli bir teknik olan ekleme nakli herhangi bir vida gerektirmez. Burada geliştirilen sonlu eleman modelleri, L4-L5-S1 segmentinin mekanik davranışını yeterince değerlendirmek için kullanılabilir. Gelecekte diğer çeşitli spinal cerrahi prosedürleri ve spinal segmentleri analiz etmek ve değerlendirmek için de kullanılabilir.
Openfoam'a Dayalı Uçak Kanatları için Bir Buzlanma Tahmin Aracı
(2019) Edeeb, Seghaer Hosseın; Akay, Hasan Umur; Özgen, Serkan; 01. Atılım University
Hava araçları bileşenlerindeki buz birikimi bu araçların performansını olumsuz yönde etkilemekte ve ciddi uçuş sorunlarına yol açmaktadır. Uçuş testleri, buzlanma rüzgar tünelleri ve ticari kod paketleri buz şeklini ve kalınlığını tahmin etmede kullanılan en temel araçlardır. Literatürde LEWISE, ONERA, FENSAP, CIRA ve CANICE gibi birçok ticari ve enstitü bazlı buz birikimi simülasyonları olmasına rağmen, bu alanda açık kaynak olarak başlıca kullanılan kod bulunmamaktadır. Bu tezde buz birikimi simülasyonu ve bunun hava aracı niteliklerine etkileri için açık kaynak kodlu yazılımlar üzerinde değişiklikler yapılıp kullanılacaktır. OpenFoam kodu içerisindeki simpleFoam kanat profili etrafındaki viskoz türbülanslı akışı çözmek için, Lagrangian icoUncoupledKinematicParcelFoam kodu ise aşırı soğumuş su damlacıklarının yörün$-$\\gesini tahmin edebilmek için kullanılıyor. Faz değişimi için korunum denklemlerini çözmek için Octave kütüphanesi kullanılarak süreksiz çözücü geliştirildi. Mevcut OpenFoam kodları ve geliştirilen Octave kodunun birleştirilmesiyle buz birikimi algoritması oluşturuldu. Bu yaklaşımın hava aracı bileşenlerindeki buz oluşumunun tahmininde potansiyeli olduğu barizdir. Oluşturulan bu paket kanat üzerinde farklı buzlanma senaryolarındaki kırağı ve şeffaf buz şekil ve kalınlığını tahmin etmede kullanılmaktadır. Aynı zamanda buzlanma şeklinin kanadın kaldırma ve direnç nitelikleri üzerindeki etkileri, eldeki vakalarda dikkate değer değişimler gözlemlenerek incelenmektedir. Buzlanma tahmini için elde edilen sonuçlar geliştirilen kod ve literatürde karşılık gelen veriler arasında tatmin edici birlik olduğunu göstermektedir.
Citation - WoS: 18
Citation - Scopus: 25
Three-Dimensional Structural Topology Optimization of Aerial Vehicles Under Aerodynamic Loads
(Pergamon-elsevier Science Ltd, 2014) Oktay, Erdal; Akay, Hasan Umur; Akay, Hasan U.; Sehitoglu, Onur T.; Akay, Hasan Umur; Automotive Engineering; Automotive Engineering; 06. School Of Engineering; 01. Atılım University
A previously developed density distribution-based structural topology optimization algorithm coupled with a Computational Fluid Dynamics (CFD) solver for aerodynamic force predictions is extended to solve large-scale problems to reveal inner structural details of a wing wholly rather than some specific regions. Resorting to an iterative conjugate gradient algorithm for the solution of the structural equilibrium equations needed at each step of the topology optimizations allowed the solution of larger size problems, which could not be handled previously with a direct equation solver. Both the topology optimization and CFD codes are parallelized to obtain faster solutions. Because of the complexity of the computed aerodynamic loads, a case study involving optimization of the inner structure of the wing of an unmanned aerial vehicle (UAV) led to topologies, which could not be obtained by intuition alone. Post-processing features specifically tailored for visualizing computed topologies proved to be good design tools in the hands of designers for identifying complex structural components. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Yeni Nesil Fırınların Şasi ve Hava Akış Açısından Analizi
(2021) Teke, Ethem; Baranoğlu, Besim; Akay, Hasan Umur; Manufacturing Engineering; 06. School Of Engineering; 01. Atılım University
Ankastre fırınlar bir mutfak mobilyasının içine gömülmüş pişirici cihazlardır. Standartlaşmış bir mobilya ölçüsü içine yerleştirilen ankastre fırınlar uluslararası güvenlik standartlarına tabiidir. Pişirme işlemi sırasında 250 ˚C sıcaklığa kadar ulaşabilen pişirme bölmesi etrafındaki bölgeleri ısıtır. Mutfak mobilyasının sıcaklığı ve kullanıcının temas edebileceği fırın kapağı gibi bölgelerin sıcaklıkları oldukça önemli parametrelerdir. Bu sıcaklığı belli seviyelerde tutmak için fırın pişirme bölmelerinin üzerine yerleştirilen soğutma grupları bulunur. Soğutma grupları pişirme bölmesinden, fırın ile mobilya arasındaki boşluktan ve pişirme bölmesinin cam kapakları arasından sıcak havayı çekerek sıcaklığı kontrol altında tutar. Endüstriyel rekabet ortamı, üreticilerin daha büyük pişirme bölmesi olan ürünler tasarlamaya zorlamaktadır. Pişirme bölmesinin büyümesi soğutma gruplarının yerine daraltmakta ve daha küçük ve verimli soğutma grubu tasarımlarını gerektirmektedir. Pişirme bölmesinin cam kapaklarını soğutmak için soğutma grubundan çıkan havanın homojen olması gerekir. Debi ve homojen hava çıkışlarını ayarlamak için soğutma grubu fanının içinde bulunduğu metal sacın geometrisinin optimize edilmesi gerekmektedir. Bu optimizasyonun yapılması için fanın içinde bulunduğu sac metal levhanın şekillendirilebilirliği Sonlu Elemanlar Yöntemi ile doğrulanıp daha sonra Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ile hava akışlarının homojenitesi ve debisi hesaplanmalıdır. Sonuçlar, yeterli ve düzgün bir hava akış özelliklerine sahip ve şekillendirilebilir bir sac metal kapak tasarımınına yol açmıştır.
Yüksek Alan Indirgemeli Ileri Akıtma Isleminin Sınır Eleman Yöntemi, Çözüm Bölgesi Parçalaması ve Paralel Programlama ile Sayısal Modellenmesi (BEE Parallel Extrusion)
(2016) Baranoğlu, Besim; Akay, Hasan Umur; Yazıcı, Ali Hilmi; 01. Atılım University
Ileri akıtma yöntemi kendisine Imalat alanında pek çok uygulama bulabilen bir islemdir. Bu islem ve benzeri yüksek deformasyon içeren ve bu deformasyon bölgesinin çogu elastik olan problemlerin çözümünde Sonlu eleman yöntemi ya da Sonlu hacim yöntemi ve benzeri sayısal yöntemler sorun yasamaktadırlar. Özellikle yüksek plastik genlemelerin ortaya çıktıgı alan indirgeme oranlarının yüksek oldugu islemlerde akıtma isleminin yukarıda belirtilen yöntemlerle analizi çok daha karmasık ve hesaplama süresi açısından uzun süreli olmaktadır. Bu çalısmada, alternatif bir yöntem olarak sınır eleman yöntemi ile yüksek alan indirgemeli ileri akıtma isleminin sayısal modellemesine yönelik bir formülasyon yapılacaktır. Tüm deformasyon bölgesi üç parçaya ayrılacaktır: bunlardan ikisi elastik deformasyonun gerçeklestigi bölgeler, arada kalan kısım ise plastik deformasyon bölgesidir. Elastik bölgeler elastostatik sınır elaman yöntemi ile çözülecektir. Plastik bölgenin çözümünde ise üç farklı yöntem denenecektir: (i) hacim agı olusturma, (ii) ikili karsıtlık, ve (iii) dogrusal olmayan sonlu eleman yöntemi ile ikili çözüm. Olusturulan formülasyon paralel olarak (MPI ? Massage Passing Interface ve MP - MultiProcessing yöntemleri girisimli olarak kullanılarak) bir bilgisayar kodu haline getirilecektir.