Delikli plakalardaki akış karakteristiği ve basınç kaybının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental investigation of flow characteristics and pressure loss in perforated plates
- Tez No: 935576
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- 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: 104
Özet
Bu tez çalışması, delikli plakaların akış dinamikleri üzerindeki etkilerini analiz ederek enerji verimliliği ve akış düzenlemesi açısından optimize edilmiş tasarım parametrelerini belirlemeyi amaçlamaktadır. Delikli plakalar, endüstriyel fırınlar, havalandırma sistemleri ve kimyasal reaktörler gibi birçok mühendislik uygulamasında basınç kaybını kontrol etmek ve akışın düzgünlüğünü sağlamak amacıyla kullanılan kritik yapı elemanlarıdır. Bu çalışmada, farklı gözeneklilik oranları, delik çapları, plaka kalınlıkları ve akış hızları gibi parametrelerin akış karakteristikleri üzerindeki etkileri hem deneysel hem de sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemleri, delikli plakaların geometrik parametrelerinin akış üzerindeki etkilerini anlamada temel bir araç olarak kullanılmıştır. HAD simülasyonlarında, Navier-Stokes denklemleri ve gelişmiş türbülans modelleri kullanılarak farklı geometrik konfigürasyonların akış üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Sayısal modellerin doğruluğunu sağlamak için deneysel verilerle karşılaştırmalar yapılmış ve bu iki yaklaşım arasında yüksek uyum elde edilmiştir. Elde edilen bulgular, plaka kalınlığı, delik çapı ve gözeneklilik oranı gibi parametrelerin basınç kaybı ve akış düzgünlüğü üzerindeki etkilerini kapsamlı bir şekilde ortaya koymuştur. Çalışmada ayrıca, parametreler arasındaki ilişkilerin matematiksel modellerle temsil edilmesi amacıyla regresyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizler sonucunda, tasarım parametrelerinin akış performansı üzerindeki etkilerini tahmin etmeye yönelik öngörüler sunulmuştur. Elde edilen matematiksel modeller, enerji verimliliğini artırmaya ve akış düzgünlüğünü sağlamaya yönelik optimize edilmiş tasarım çözümleri geliştirilmesinde rehberlik etmiştir. Sonuçlar, delikli plakaların basınç kaybı ve akış üniformitesi üzerindeki etkilerinin parametrik analizini sağlamış ve bu yapıların enerji verimliliği ve süreç optimizasyonuna katkılarını ortaya koymuştur. Özellikle, gözeneklilik oranının artışıyla basınç kaybının azaldığı, ancak akış düzgünlüğünün sınırlı bir şekilde bozulabileceği tespit edilmiştir. Benzer şekilde, plaka kalınlığının artışıyla basınç kaybının doğrusal bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir. Bu bulgular, mühendislik uygulamalarında delikli plaka tasarımına yönelik değerli bilgiler sunmaktadır. Bu tez, enerji verimliliği ve sistem performansını iyileştirme hedefine katkıda bulunmayı amaçlamakta ve delikli plakaların tasarımında kapsamlı bir yöntem önerisi sunmaktadır. Çalışmanın sonuçlarının, endüstriyel uygulamalar için optimize edilmiş delikli plaka tasarımı açısından önemli bir rehber olacağı öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to analyze the effects of perforated plates on flow dynamics and to determine optimized design parameters in terms of energy efficiency and flow regulation. Perforated plates are critical structural components used to control pressure loss and ensure flow uniformity in various engineering applications, including industrial furnaces, ventilation systems, and chemical reactors. In this study, the effects of parameters such as porosity ratio, hole diameter, plate thickness, and flow velocity on flow characteristics were investigated using both experimental and numerical methods. Computational Fluid Dynamics (CFD) methods were employed as a fundamental tool to understand the influence of geometric parameters of perforated plates on flow behavior. In CFD simulations, the effects of different geometric configurations on flow characteristics were analyzed using Navier-Stokes equations and advanced turbulence models. The accuracy of numerical models was validated through comparisons with experimental data, and a high level of agreement was achieved between the two approaches. The findings comprehensively revealed the impacts of parameters such as plate thickness, hole diameter, and porosity ratio on pressure loss and flow uniformity. The study also included regression analyses to represent the relationships between parameters with mathematical models. These analyses provided insights for predicting the influence of design parameters on flow performance. The resulting mathematical models served as a guide for developing optimized design solutions aimed at enhancing energy efficiency and ensuring flow uniformity. The results provided a parametric analysis of the effects of perforated plates on pressure loss and flow uniformity, highlighting their contributions to energy efficiency and process optimization. Specifically, it was observed that increasing the porosity ratio reduced pressure loss, albeit with a slight deterioration in flow uniformity. Similarly, plate thickness was found to have a linear relationship with pressure loss, while increasing hole diameter improved flow uniformity. These findings offer valuable insights for the design of perforated plates in engineering applications. This thesis contributes to the goal of improving energy efficiency and system performance by proposing a comprehensive approach to the design of perforated plates. The outcomes of the study are anticipated to serve as a significant reference for optimized perforated plate design in industrial applications.
Benzer Tezler
- Gemi kargo tanklarında doğal taşınımla olan ısı geçişinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental investigation of natural convection heat transfer in ship cargo tanks
KORAY ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Eksenel çekmeye maruz delikli plakta girinti probleminin analitik ve sayısal incelenmesi
Analytical investigation of inclusion problem of a cylinder into a hole included in an axially loaded rectangular plate
ADNAN YAKUPOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR PALA
- Çok parçalı le fort I osteotomileri ile oluşturulan kemik segmentlerinde ve titanyum fiksasyon sistemlerinde çiğneme kuvvetleri altında meydana gelen stres dağılımının üç boyutlu sonlu eleman analizi ile incelenmesi
Three dimensional finite element analysis of the stress distribution under the force of mastication over the bone segments and the titanium fixation systems formed by the multiple piece le fort i osteotomy
DENİZ BAYRAMOĞLU SÜRMELİOĞLU
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2016
Diş HekimliğiKocaeli ÜniversitesiAğız Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BAHADIR KAN
- Farklı gerilmeler altında açılı delikli plakalarda oluşan gerilme analizi ve çentik etkisinin belirlenmesi
Definition of the stress analysis and notch effects in the angled drilled plates under different stresses
MEHMET KAYGISIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT TOLGA ÖZKAN
- Progressive interlaminar failure analysis in composite missile structures
Kompozit füze yapılarında katmanlar arası ilerlemiş hasar analizi
BÜŞRA BARTAN KUMBASAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALTAN KAYRAN