İnsansız hava araçları için eklemeli imalat yöntemiyle yakıt eşanjörü geliştirilmesi
Development of an unmanned aerial vehicle fuel heat exchanger that can be manufactured using additive manufacturing
- Tez No: 832740
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZAFER GEMİCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı Proses Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Günümüzde başta havacılık olmak üzere, otomotiv ve savunma sanayiinde daha kompakt, daha hafif ve daha verimli parça tasarımlarını içeren bir ürün geliştirme süreci gerek daha az yakıt tüketimi gerekse daha az emisyon oluşturulması için oldukça önemli hale gelmiştir. Bu çalışmada geleneksel üretim metodlarıyla üretilen bir yakıt soğutucusu yerine, eklemeli imalat yöntemleriyle üretilebilecek yeni tip hava soğutmalı yakıt soğutucu ısı eşanjörü önerilmektedir. Geleneksel üretim metotları ile üretimi oldukça zor olan karmaşık geometrilerin üretimi, eklemeli imalat yöntemleri ile daha kolay bir hale gelmiştir. Eklemeli imalat metotlarıyla hacimsel açıdan daha yararlı, hafif ve kompakt bir ürünün ortaya çıkarılması mümkündür. Bu çalışmada eklemeli imalat ile üretilebilecek bir geometri hedeflenmiştir. Buna göre söz konusu eşanjörün ısı transfer performansının yüksek olmasını sağlayacak geometriler önerilecek ve mevcut soğutucu eşanjör ile performansı karşılaştırılacaktır. Halihazırda insansız hava araçlarında (İHA) kullanılan bir eşanjör üzerinde, fiili çalışma koşulları dikkate alınarak seçilen farklı sınır şartlarında rüzgar tüneli deneyleri yapılmış ve termal performansı ölçülmüştür. Aynı eşanjörün CFD modeli oluşturulmuş ve bu model deneylerle doğrulanmıştır. Doğrulanan CFD model ile öngörülen tüm geometriler için simülasyonlar yapılmış ve optimum geometri elde edilmiştir. Optimum ısı transferi performansına ve düşük basınç düşümüne ulaşmak için kanatların geometrisi, dizilimi ve boyutları uygun bir şekilde belirlenmelidir. Bunun için simülasyon programı yardımıyla nümerik analiz yapılmış ve bu nümerik analiz deneysel çalışmalarla doğrulanmış ve çözüm ağı bağımsızlaştırma analizleri yapılmıştır. Çalışmalarla elde edilen veriler kullanılarak sürtünme katsayısı ve ısı transferi katsayı ile ilişkili grafikler gösterilmiştir. Sonuç olarak havacılık endüstrisi için yüksek verimli ve muadillerine göre daha hafif ve hacimsel olarak daha küçük bir soğutucu geliştirilmiştir. Eklemeli imalat metodları ile geleneksel soğutuculardan farklı ve daha karmaşık geometrilerin üretimi konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışma ile geleneksel soğutuculara göre daha hafif ve daha yüksek ısı transferi performansı olan havacılık sektöründe kullanılacabilecek bir soğutucu literatüre kazandırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar ile mevcut soğutucunun performansı ortaya çıkarılmıştır.
Özet (Çeviri)
Today, the importance of studies on the design of more compact, lighter and more efficient parts in the automotive, defense and aerospace industries has become more important due to increasing competition, increasing energy and raw material shortages and increasing customer expectations. The aim of this study is to create a basis for experimental studies to develop a lighter and higher performance air-cooled fuel cooler that can be produced by additive manufacturing methods instead of a fuel cooler produced by traditional production methods. It is also aimed to perform numerical analysis on a heat exchanger produced by conventional methods, to verify this model with experimental studies and thus to have a numerical model that can be tested under different conditions. Accordingly, an experimental setup was established to measure the performance of the existing heat exchanger and the developed heat exchangers. The heat exchanger to be tested was placed in a wind tunnel and fan that can operate in a way that different air flow rates can be applied was positioned. Air velocity and pressure drop can be measured precisely. Heat transfer oil has been used instead of fuel, and a circulation system has been established so that temperatures can be increased to 80 °C. In numerical studies, the air side and water side of the existing heat exchanger were modeled and subjected to performance analysis. The heat transfer depending on the air velocity, the average temperature and pressure drops on the solid surface were determined by numerical analysis. A heat exchanger model that can be used in vehicle cooling systems suitable for production with additive manufacturing methods, where more compact, lighter and more efficient heat transfer is realized, will be presented with the experiments to be carried out and future studies.
Benzer Tezler
- Ballistically launchable shape shifting 3D printed multi-rotor unmanned aerial vehicle design and foldable arms analysis
Balistik olarak fırlatılabilir şekil değiştiren 3B baskılı çok rotorlu insansız hava aracı tasarımı ve katlanabilir kolların analizi
MEHMET ZEKİ PAŞAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAAN YILDIZ
- Design and control of a winch driven grasping mechanism for a quadrotor unmanned aerial vehicle
Dört rotorlu insansız hava aracı için makaralı yük alma-bırakma mekanizması tasarımı ve kontrolü
MEHMET OKAN GÜNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- İnsansız hava araçları için lineer elektromanyetik fırlatıcı sistem tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of linear electromagnetic launcher system for unmanned air vehicle
İSMAİL TOPALOĞLU
Doktora
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN GÜRDAL
- Multi criteria path planning model and simulation for unmanned aerial vehicles
İnsansız hava araçları için çok kriterli güzergah planlama modeli ve simülasyonu
HALİL CİCİBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolDeniz Harp Okulu KomutanlığıBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAFİZ ARICA
DR. KADİR ALPASLAN DEMİR
- İnsansız hava araçları için kazanç ayarlamalı gürbüz kontrol
Gain scheduled robust control of unmanned aerial vehicles
İSMAİL HAKKI ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU