Design, analysis and optimization of nozzles in a washing machine
Çamaşır makinesinde nozul tasarımı, analizi ve optimizasyonu
- Tez No: 800699
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı-Akışkan Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Çamaşır makinesinde en önemli konulardan birisi düşük enerji tüketimiyle iyi bir yıkama performansı sağlamaktır. Düşük enerji tüketiminde iyi yıkama performansını sağlayabilmenin yolu ise suyun sirkülasyonunun sağlanması ve sirkülasyon hattından gelen suyun nozul ile yönlendirilmesi sayesinde lekenin kolayca çıkarılmasıdır. Mevcut nozul tasarımları ile geniş bir alana suyu ulaştırmak için ek parça gerekmesine karşılık bu tez kapsamında sunulan yeni nozul tasarımlarıyla suyu daha geniş bir alana ulaştırmak mümkündür. Akışkan osilatörler olarak da bilinen yeni tasarımlar birçok sektörde kullanılmakta olup, bu tezde ise leke çıkarmaya etkisi incelenmektedir. Tasarım parametreleri olarak nozul yapısındaki kritik genişliklerin nozul giriş genişliğine oranları incelenmiştir. Parametrelerin leke çıkarmaya etkisini görmek için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ile analizler gerçekleştirilerek nozul çıkışındaki hız grafikleri incelenmiştir. Nozullerin bir salınımındaki ortalama hız grafiği ile leke çıkarma etkisini tahmin edebilmek için bir yaklaşım metodu belirlenmiştir. Belirlenen yaklaşımın doğrulanması için üç farklı parametrenin farklı akış hareketlerine sahip nozulleri belirlenmiş ve sayısal analiz sonuçları ile deneysel testler karşılaştırılmıştır. Üç parametre sırasıyla nozul karışım bölgesinin girişinin nozul girişine oranı w1/w0, karışım bölgesi genişliğinin nozul girişine oranı w2/w0 ve nozul çıkış boğazının nozul girişine oranı w3/w0 olarak belirlenmiştir. Referans nozul olarak belirlenen nozulun oranları w1/w0 = 2,0, w2/w0 = 4,06 ve w3/w0 = 1,3 olarak belirlenmiştir. Akış analizlerinin farkını inceleyebilmek için ilk olarak w1/w0 referans oranına ek olarak 1,0 ve 1,5 değerlerindeki durumlar incelenmiştir. İkinci parametre olan w2/w0 için referans değerine ek olarak 3,2 ve 4,8 oranları belirlenmiştir. Son doğrulama parametresi olarak w3/w0 için 1,6 ve 2,0 oranları referans koşulun yanı sıra incelenmiştir. Yapılan tüm doğrulama testleri sonucunda elde edilen nozul çıkışı hız grafiği sayesinde leke çıkarma eğrileri davranışı modellenmektedir. Belirlenen model sayesinde HAD analizleri kullanılarak w1/w0, w2/w0 ve w3/w0 parametreleri için en iyi oranlar sırasıyla 2,0, 5,02 ve 0,75 olarak belirlenmiştir. Diğer tüm parametreler sabit tutularak sadece belirlenen parametre değiştirilerek üç farklı nozul için deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Ayrıca yeni bir parametre olarak geri akış kanallarının nozul girişe oranı w4/w0 incelenmiştir. Belirlenen modelle HAD analizleri yapılmış ve referans nozulde w4/w0 = 1,47 seçilmesine rağmen yapısal sınırlar içinde en iyi nozul tasarımı için w4/w0 = 2,0 olarak belirlenmiştir. Seçilen tüm nozullerde deneysel test sonuçlarının belirlenen yöntemle uyuştuğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
One of the most important issues in the washing machine is to provide a better washing performance with low energy consumption. In order to achieve better washing performance at low energy consumption, the stain needs to be removed quickly. Removal of the stain is increased through the circulation of the water and the directing of the water with the nozzle. With the existing nozzle designs, an additional part is required to spray water over a wider area, however with the new nozzle designs presented in this thesis, it is possible to spray water directly over a wider area. Fluidic oscillator nozzles are used in many industries, and this thesis examines of stain removal with these nozzles. For the design parameters, the ratios of the critical widths in the nozzle structure to the nozzle inlet width were studied. In order to understand the effect of the parameters on stain removal, analyzes were performed with Computational Fluid Dynamics (CFD) and velocity graphs at the nozzle outlet were investigated. An approximation method was determined to model the stain removal effect using the graph of the average velocity for one full sweep of the nozzles. For validation of the determined approach, nozzles with different flow movements of three different parameters were determined, then results of the numerical analyses and experimental tests were compared. These parameters were determined as the ratio of the inlet of the nozzle mixing chamber to the nozzle inlet w1/w0, the ratio of the mixing chamber width to the nozzle inlet w2/w0 and the ratio of the nozzle outlet throat to the nozzle inlet w3/w0, respectively. The ratios of the reference nozzle were defined as w1/w0 = 2.0, w2/w0 = 4.06 and w3/w0 = 1.3. In order investigate the difference in flow analysis for the first parameter w1/w0, in addition to the reference ratio, ratios of 1.0 and 1.5 were also examined. In addition to the reference condition, the ratios of 3.2 and 4.8 were determined for the second parameter. As the final validation parameter, the ratios of 1.6 and 2.0 for w3/w0 were examined alongside the reference condition. The behavior of the stain removal curves is modeled using the nozzle output velocity graph obtained as a result of all validation tests. According to the determined model, the best ratios for w1/w0, w2/w0 and w3/w0 parameters were determined as 2.0, 5.02 and 0.75, respectively, using CFD analysis. Experimental studies were carried out for three different nozzles by changing only the specified parameter while keeping all other parameters constant. In addition, as a new parameter, the ratio of the backflow channels to the nozzle inlet w4/w0 was examined. CFD analyzes were performed with the determined model for w4/w0 and although w4/w0 = 1.47 was selected in the reference nozzle, the best nozzle design was determined as w4/w0 = 2.0 within the structural limits. It is seen that the experimental test results in all of the select ed nozzles are consistent with the determined method.
Benzer Tezler
- Paslanmaz çelik levha üretiminde kullanılan asitleme işlemleri için alternatif bir proses tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of an alternative process for achibiting used in the manufacturing of stainless steel plate
ONUR AY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEYHAN TATAR
- CFD analysis of a missile for unmanned aerial vehicle
İnsansız hava aracı için tasarlanan bir füzenin HAD analizi
EMİNE ÇAĞLA KIVRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜN YÜCEL
- Yakınsak-ıraksak nozulda geometrik optimizasyon ve performans analizi
Geometric optimization and performance analysis for convergent-divergent nozzle
ENDER CAN YAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Havacılık MühendisliğiGazi ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT KARABULUT
- Helisel dönen türbülanslı akışa sahip modüler bir düze tasarımı optimizasyonu ve nümerik simülasyonu
Modular düze design optimization and numerical simulation with swirling turbulent flow
EKREM GÜLSEVİNÇLER
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA REŞİT USAL
- Tekerlekli bir askeri taşıt için otomatik yangın söndürme ve infilak bastırma sistemi tasarımı
Automatic fire suppression and extinguishing system design for a wheeled military vehicle
FATİH AKGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL BAYKARA