Numerical investigation on thermomechanical characteristics of earth's crust with magma chambers
Magma odalarına sahip yerkabuğunun termomekanik davranışının sayısal incelenmesi
- Tez No: 911880
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGÜR BAYER, PROF. DR. ÖZGÜR KARAOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, kapalı bir sistemde, silikat eriyiklerinin oluşturduğu magma odalarının yer kabuğu boyunca yerleşiminin yarattığı soğuma ve stres dağılımı ilişkileri incelenmiştir. Yer kabuğu boyunca yerleşmiş magma odaları COMSOL Multiphysics ile 2D ve 3D modelleme yaklaşımları ile modellenmiştir. Magma odaları 30x5x5, 20x3x3, 5x1x1 km boyutlarında olup, 1 ila 30 km derinliğinde bir kontrol hacminde her birinin yerleşimi arasında derinlik ve ilk iç sıcaklık farkı olan 12 durum için incelenecektir. Magma odalarının başlangıç sıcaklıkları 700°C, 800°C, 900°C olmak üzere üç farklı sıcaklık değerleri ile tanımlanmıştır. Yer yüzeyi sıcaklığı sabit 15°C alınıp, derinlikle birlikte her kilometrede 25°C artış olduğu kabul edilmiştir. Magma odaları etrafındaki ana kaya ve magma için sıcaklığa bağlı olarak farklı mekanik özellikler tanımlanmıştır. Modellerden alınan çıktılar analiz edilerek, manto ya da kabuk ergimesi sonucu oluşan magma odalarının boy, sıcaklık ve lokasyon değişimlerinin, yer kabuğunda aktif deformasyona maruz kalan bölgelerin (kıta yarığı, levha yitim zonları gibi) termo-mekanik davranışlarını nasıl kontrol ettiğinin anlaşılması hedeflenmiştir. 2D ve 3D model çıktıları, benzer jeolojik senaryolar için en uygun modelleme metodolojisini belirlemek amacıyla modelleme maliyetleri ve veri tutarlılıkları açısından karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda, 3D modeldeki stres dağılımının, 2D modele kıyasla daha homojen ve ortalamada %20'ye kadar daha düşük olduğunu, bunun başlıca sebeplerinin ise daha geniş stres yayılımı ve daha verimli ısı transferi olduğunu vurgulamaktadır. Sonuçlar, bu bağlamda, daha kısa katılaşma süresi ve daha düşük stres konsantrasyonlarına sahip 3D modellerin stres dağılımlarını daha güvenilir bir şekilde temsil ettiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, relationship between cooling and stress distribution around the magma chambers formed by silicate melts settled throughout the Earth's crust is researched. Subsurface magma chambers through crustal domain are modeled using COMSOL Multiphysics with 2D and 3D modeling approaches. The magma chambers, 30x5x5, 20x3x3, and 5x1x1 km in size, are examined in 12 distinct cases to explore different thermomechanical behavior applying distinct settlement depths and magma internal temperatures through depth of 1-30 km. Three initial internal magma temperature values are defined as 700°C, 800°C and 900°C. Earth's surface temperature is assumed constant at 15°C, with a thermal gradient of 25°C/km towards depth. Temperature dependent mechanical properties are assigned to magma and surrounding host rock. Results from both models are analyzed to better understand how changes in size, temperature, and location of magma chambers influence the thermo-mechanical behavior of upper crustal setting subjected to active deformation, such as intracontinental rifts and slab subduction zones. 2D and 3D model outputs are compared to determine the most suitable modeling methodology for similar geological scenarios in terms of modeling costs and data consistency. It is highlighted that the stress distribution in the 3D model is more homogenous and up to 20% lower compared to the 2D model in average; primarily due to the wider stress dispersion and more efficient heat transfer. The results suggest that the 3D models, outputting shorter solidification periods and lower stress concentrations, represent the stress patterns more reliably.
Benzer Tezler
- Sürtünme karıştırma kaynağının ısıl modellemesi için 2.5 boyutlu sonlu farklar yönteminin geliştirilmesi: Alüminyum-bakır örneği
Development of 2.5-dimensional finite difference method for thermal modeling of friction stir welding: An aluminum-copper case study
MURAT FİLİZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT VURAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ POYRAZ AYDINER
- Near field investigation of borehole heat exchangers
Başlık çevirisi yok
SELÇUK EROL
Doktora
İngilizce
2016
Mühendislik BilimleriUnıversıte Lıbre de Bruxelles (ecole Polytechnıque de Bruxelles)Prof. BERTRAND FRANCOIS
- Ağır ticari aracın dizel motoruna ait egzoz manifoldunun ısıl olarak incelenmesi
Thermal investigation of exhaust manifold for a heavy commercial vehicle diesel engine
BURAK YALÇINDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU
- Radyal dudaklı keçelerde keçe dudağı geometrisinin sızdırmazlık performansına etkisinin sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi ve deneysel incelenmesi
Numerical investigation and experimental verification of effect of the radial lip seal geometry on sealing performance
GÖRKEM TOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ
- Advanced structural health monitoring techniques for failure investigation and damage accumulation analysis in aerospace composite structures under complex loading conditions
Kompleks yükleme koşulları altındaki havacılık seviyesi yüksek performanslı kompozit yapılarda hasar evrimi ve kırılma davranışının incelenmesine yönelik ileri yapısal sağlık izleme yaklaşımları
SERCAN AKGÜN
Doktora
İngilizce
2025
Uçak MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILDIZ