2009 2010 Akademik Yılı Bitirme Projesi Posterleri (II) Hurşit Akpınar Yelda Özdil Rüzgar Türbini Kanatlarında Slat Kullanımının Rüzgar Türbinine Etkileri Kadir Yüksel Çerçeve Yanal Karalılık Analizi (Frame Lateral Stability Analysis) Mehmet Nurullah Balcı Serkan Berkay Körpe Yüksek Binalarda Cephe Kaplama Malzemesinin Seçimi için Rüzgar Kaynaklı Dış Cephe Yüklerinin Deneysel İncelenmesi ve Sayısal Analizi MUSTAFA MUTLU ARAS Küçük Bir Rüzgar Türbini Tasarımı İmalatı ve Performans Testleri Fatma Burçin Şanlı Nazlı Buharalı Elektro-Mekanik ABS Fren Sisteminin Tasarımı ve İmalatı Serhat Sueri Ongun Berk Kazancı 50 W Gücünde Güneş ve Rüzgar Enerjisi Kullanan Melez Bir Üçlü Üretim Modülünün Matematiksel Modelin Oluşturulması ve İlk Örnek Üretimi
BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ RÜZGAR TÜRBİNİ KANATLARINDA SLAT KULLANIMININ RÜZGAR TÜRBİNİNE ETKİLERİ Hazırlayanlar Yelda ÖZDİL / Hurşit AKPINAR Proje Danışmanı Prof. Dr. Tahir YAVUZ Projenin Amacı Kullanılan rüzgar türbini kanatları standart kanat olup, ürettikleri maksimum lift katsayısı 1,5 civarında, kanadın stall açısı ise yaklaşık olarak 15 derece civarındadır. Bu rüzgar türbinleri kullanılarak ekonomik olarak enerji üretilebilecek minimum rüzgar hızı 7 m/s civarındadır. Bu projenin amacı mevcut rüzgar profili kanatlarına slat ilave edilerek maksimum kaldırma kuvveti katsayısını yakalayabilen optimum kanat slat arasındaki mesafeyi ve optimum hücum açısını belirlemektir. Slat nedir? Kanat profilinin hücum kenarında hareketli olan açık kısmına slat denir. Ölçümler Basınç Dağılımı Slatsız Kanat Slatlı Kanat Deneyler Kanat ve Slat Üretimi Kanat olarak NACA 4412 profili, slat olarak ise NACA 6411 profili seçilmiştir. Kanat ve slat ahşaptan üretilmiştir. Slat- kanat kombinasyonu Deneyler rüzgar tüneli içinde yapılmıştır. Rüzgar Tüneli CL katsayısı, h/c=0,1875, α=25 CL/CD, h/c=0,1875, α=25 Slatlı ve Slatsız 2 kanatlı rüzgar türbini performansları CFD Analizi Gambit programı kullanılarak bir ağ yapısı oluşturulmuştur. Ağ Yapısı Fluent programında çözüm süresinin kısalığı, ekonomik oluşu ve türbo makinelerde kullanabilirliğinden dolayı türbülans modeli olan Spalart Allmaras kullanılmıştır. Basınç Dağılımı SONUÇLAR Deneysel; Optimum h/c= 0,1875 Optimum stall açısı=24 (C L ) max =2,8 Sayısal; Optimum h/c= 0,1875 Optimum stall açısı=25 (CL)max=3,1775 Slatlı 2 kanatlı Rüzgar Türbininin ürettiği güç, Slatsız 2 kanatlı rüzgar türbininin ürettiği güçten %12,81 daha fazla olduğu saptanmıştır. Slatlı kanat kullanılarak; Rüzgardan enerji üretilebilmesi için minimum rüzgar hızı 7 m/s den 4 m/s civarına düşecektir. Ülkemizde verimli rüzgar alanları yeniden belirlenerek, 47.849 MW tan 60.000-70.000 MW a yükselecektir. Yenilebilir enerjideki bu artış dışarı enerji bağımlılığını belirli ölçülerde azaltacaktır. Ülkemizdeki karbondioksit salınımının belirli oranda azaltacaktır. Su türbinlerinde slatlı kanat kullanılarak ülkemizde düşük hızdaki hidrokinetik enerji den ekonomik olarak enerji üretilebilecektir.
BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Hazırlayan: Kadir YÜKSEL Danışman: Yrd. Doç. Dr B. Cenk BALÇIK PROJENİN AMACI Uçak yapılarındaki çerçeve yanal kararlılığı konusunun araştırılması ve TAI için bu konuda A400M projesi kapsamında doğrulama programının yazılmasıdır. UÇAK YAPISINDA ÇERÇEVE (FRAME) Uçağın iskelet yapısında, kuyruk kısmından kokpite kadar belli aralıklarla birbirine paralel olarak konulurlar. Genellikle halka biçimdedirler. Uçağın dış ve iç her türlü kuvvet ve yüke, radyal olarak destek sağlayan önemli bir yapı elemanıdır. Silindirik kabuğun dairesel kesit biçimindeki şeklinin k korunmasını sağlarlar. ğl l Airbus A400M İskelet Yapısı Çerçevenin de dahil olduğu bir panel eğme testi Uçak gövde yapısında çerçeve ve çerçeve dizilişi ÇERÇEVE YANAL KARARLILIĞI NEDİR? U k yapılarında l d çerçeveler, l kkritik itik eğme ğ ti i aşan yüklere ükl ld kl d ö llikl yanall d t ği yeterli t li olmadığı l dğ Uçak momentini maruz kkaldıklarında, özellikle desteğin durumlarda yüklere karşı olan kararlılığını sağlayamazlar ve flanş kısımlarında yanlara doğru burkulmalar, plastik deformasyonlar meydana gelir. Bu burkulmaların hangi veya ne kadarlık kuvvet ya da momentlerden oluştuğu; oluşma sınır değerlerine göre dizayn koşulları, çerçeve yanal kararlılık analizi ile belirlenir. PROGRAM İÇİN ÇÖZÜM METODUNUN BELİRLENMESİ Programın algoritmasının oluşturulması ve algoritmasındaki çerçeve yanal kararlılığı hesabı için gerekli yöntem şu esaslar altında belirlenmiştir: ¾Geometrik girdilerin uygunluğu; TAI de var olan çerçeve geometrilerinin analizinin yapılabilmesi, ¾Adil bir karşılaştırma için, mevcut post-işlem p ş programının p g ççıktı dosyalarındaki veri tipleriyle uyumluluk. FLS Analyser PROGRAMI Program TAI deki mevcut postişlem programlarının doğrulamasını yapmaktadır. Bu programların verdiği çıktı dosyalarını, girdi olarak alarak kendi hesapladığı değerlerle karşılaştırılmasına imkan vermektedir. Her hesaplama sonunda ayrıntılı rapor verebilmektedir. Programın girdi bölümü arayüzü SONUÇ Programın verdiği sonuçlar, TAI deki mevcut post- işlem programının verdiği ç karşılaştırılmış ş ş ş ve ç çerçeve ç yanal kararlılığı y ğ için ç doğrulama ğ ççalışması ş sonuçlarla gerçekleştirilmiştir. Kaynağı bilinmeyen mevcut post işlem programı yerine, açık kaynak kodlu, yeterli teorik açıklamaya sahip, zengin kullanıcı kılavuzu ve programcı raporu barındıran, çerçeve yanal kararlılık analiz programı, TAI nin milli paket program ailesine dahil olmuştur. Programın dosya okuma ve yorumlama fonksiyonu
BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Serkan Berkay KÖRPE Proje Danışmanı Yrd. Doç. Dr. Levent ÇOLAK Mehmet Nurullah BALCI Yüksek Binalarda Cephe Kaplama Malzemesinin Seçimi için Rüzgar Kaynaklı Dış Cephe Yüklerinin Deneysel İncelemesi ve Sayısal Analizi Amaç: Deneysel ve sayısal analizler sonucunda, cephe kaplama malzemesinin rüzgar yüklerine bağlı ğ olarak, malzeme dayanımı ve maliyeti yönünden optimizasyonunun yapılmasıdır. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yazılımı FLUENT kullanılarak yapılan sayısal çözümlemede kütle, momentum ve türbülans artıkları 10-3 değerinin altına düşmüştür. Bayraktar İş ve Alışveriş Merkezi Söğütözü, Ankara Yüksek bina ve çevresinin CATIA V5 ortamında 3 Boyutlu ve ölçekli tasarımı Deneysel analizde kullanılacak bina modeli tasarlanan ölçekli model boyutlarına göre imal edilmiştir. Tasarlanan model sayısal analizlerde de kullanılmıştır. Bina modeli için boyut analizi yapılmış, akış için etkili boyutsuz sayılar belirlenmiştir. Bina ve çevresindeki yapılar, GAMBIT yazılımı kullanılarak bir akış ortamına yerleştirilmiş ve ağ yapısı oluşturulmuştur. Deneysel ölçümlerde bina modeli yüzeyine yerleştirilen toplam 45 adet basınç prizi ve prizlere bağlı markalanmış hortumlar vasıtası ile ölçümler yapılmıştır. Basınç prizleri 64 kanallı sayısal basınç veri toplayıcısına bağlanmış, ölçüm sonuçları bilgisayar ortamında alınmıştır. Bina yüzeyleri ve çevresindeki rüzgar akışı hız ve yönleri şekillerde görülmektedir. Elde edilen sonuçlar ile deneysel model ve sayısal model ispatlanmıştır. Gerçek ortam rüzgar girdisinde (referans yükseklikte 25 m/sn rüzgar hızı), yan cephelerde en yüksek negatif basınca (emme basıncı) ulaşılmıştır. Bu basınç bina ön yüzeyindeki pozitif basınçtan mutlak olarak daha yüksektir. Rüzgar Akış Yönü Deneysel çalışmalar TÜBİTAK-SAGE Ankara Rüzgar Tüneli nde gerçekleştirilmiştir. Bina ön cephesinden verilen 25 m/sn hız için model cephelerindeki basınçlar incelenmiştir. 1 2 3 4 SONUÇ: Dört bölgede, farklı basınçlara göre yapılan giydirme cephe ekonomik analizinde, en yüksek basınca göre yapılan analize göre 230.943.-TL (%8.2) lik bir kazanç elde edilmiştir. Bu çalışma, 19-21 Temmuz tarihleri arasında uluslararası HEFAT 2010 kongresinde sunulmak üzere kabul edilmiştir.
50 W GÜCÜNDE, GÜNEŞ VE RÜZGAR ENERJİSİ KULLANAN MELEZ BİR ÜÇLÜ ÜRETİM MODÜLÜNÜN MATEMATİKSEL MODELİNİN OLUŞTURULMASI VE İLK ÖRNEK ÜRETİMİ HAZIRLAYANLAR ONGUN BERK KAZANCI SERHAT SUERİ PROJE DANIŞMANI PROF. DR. BİROL KILKIŞ PROJENİN AMACI Melez (birden fazla enerji kaynağından beslenen) bir üçlü üretim sisteminin modellenmesi ve ilk örnek üretiminin yapılmasıdır. ÜÇLÜ ÜRETİM (TRİJENERASYON) NEDİR? Bir sistemde, bir enerji kaynağından, eş zamanlı olarak, elektrik enerjisi elde edilmesi, ayrıca ısıtma ve/veya soğutma sağlanmasıdır. Bu sistemde fotovoltaik panellerden elektrik elde edilmektedir. Bu elektrik, termoelektrik elemanlara beslenerek kapalı bir hacimde ısıtma ve/veya soğutma sağlanmaktadır SİSTEMİN TANITIMI Sistem bir evi temsil etmek üzere tasarlanmıştır. Temsili evin bir duvarına ve çatısına güneş panelleri yerleştirilmiştir. Evin bütün yüzeyleri dış ortamdan yalıtılmıştır. Duvardaki panelin arka yüzeyine yapıştırılan ısı yayıcı levha ile panel soğutulmaktadır (verimin düşmemesi sağlanmaktadır). Panelin soğutulması ile elde edilen ısı ve termoelektrik modüller aracılığıyla hacimden çekilen ısı, ısı yayıcı levhalar ve bu levhaların ucuna perçinlenmiş bakır bir boru aracılığıyla suya iletilerek il til k sıcak k su elde ld edilmektedir. dil kt di ÇEVRESEL DEĞERLENDİRME Bu projenin en büyük avantajlarından biri sürdürülebilir enerji kaynaklarını kullanması ve bu sayede normalde aynı fonksiyonun fosil yakıtlarla gerçekleştirilmesi durumuna kıyasla sağlayacağı CO2 salımındaki azalmadır. Böyle bir sistemde güç arttıkça, CO2 salımındaki azalma daha önemli olacaktır. Yakıt olarak doğalgaz kullanılması durumuna kıyasla 50 watt gücündeki bir sistem ile karbon salımında 0,03 kg/saat bir azalma gerçekleştirilmiş olacaktır. Eğer yakıt olarak kömür kullanıldığı kabul edilseydi, karbon salımındaki kazanım değeri 0,09 kg/saat olacaktı. Yakıt olarak, doğal gaz kullanan bir eve, sistemin yerleştirilmesi durumunda, karbon salımında kış aylarında 7.5 kg/saat bir azalma ve yaz aylarında ise 9.9 kg/saat bir azalma elde edilebilecektir. Bu sistemin yakıt olarak, kömür kullanan bir eve yerleştirilmesi durumunda ise karbon salımında kış aylarında 22.5 kg/saat ve yaz aylarında ise 29.7 kg/saat bir azalma başarılmış ş ş olacaktır. SONUÇLAR, YARARLAR ve ÖNERİLER Projenin en büyük yararı, daha büyük ölçekte binalarda yapı elemanı olarak kullanılması öngörülen bir sistemin ilk örneğinin üretilmiş ve çeşitli analizlerinin yapılmış olmasıdır. Görülmüştür ki bu sistemin kullanımı karbon salımını oldukça azaltacaktır ve yeşil, sürdürülebilir bir çevreye ilk adım olacaktır. Bu yaklaşım, binalara ve binalarda yenilenebilir enerji kullanımına oldukça yenilikçi bir yaklaşımdır. Binaların, dünyada enerji tüketiminin %40 ından sorumlu olduğu düşünüldüğünde böyle bir sistemin binalarda kullanımının yaygınlaşması ile elde edilecek kazanımlar kayda değerdir (fosil yakıt tüketiminin büyük miktarda önüne geçilecek ve karşılık gelen karbon salım miktarı aynı oranda azalacaktır). Bu sistem, malzeme teknolojisindeki gelişme ve sistem elemanlarındaki verimlerin artması sonucunda binalarda vazgeçilmez bir uygulama olacaktır. SİSTEMİN SAYISAL MODELİ Sistemin sayısal modelinin analizinde geometri ve ağ yapısı GAMBIT yazılımı 2.3.16 sürümü kullanılarak oluşturulmuştur. Sayısal modelin analizi ise ANSYS firmasının FLUENT yazılımının 6.3.26 sürümü kullanılarak yapılmıştır.