Performance analysis of a non-constant-cross section viscous damper
Sabit kesitli olmayan bir viskoz sönümleyicinin performans analizi
- Tez No: 999639
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALAEDDİN AKGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Değişken kesit, Eksenel akış, Kapalı ortam akışları, Laminer akış, Sayısal akışkanlar dinamiği, Serbest titreşim analizi, Sıkıştırılamayan akışkan, Titreşim söndürücü, Viskoz akış, Zorlanmış titreşim, Variable cross section, Axial flow, Enclosure flows, Laminar flow, Computational fluids dynamic, Free vibration analysis, Incompressible fluid, Vibration damper, Viscous flow, Forced vibration
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sıvı viskoz sönümleyiciler (FVD), enerji emilimi ve titreşimlerin azaltılması amacıyla makine ve inşaat mühendisliğinde kullanılmaktadır. Kullanıldıkları sistemlerde kararlılığı artırmaya yardımcı olurlar. Bu sönümleyiciler, yapıları deprem gibi sismik olaylara karşı korumaktan, otomotiv endüstrisinde titreşimleri azaltmaya kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu tür sönümleyicilerin çalışma prensibi, akışkanlar mekaniğine dayanmaktadır. Bir piston, silindir içine kapatılmış viskoz bir akışkan içinde hareket ettiğinde, kinetik enerji akışkan direnci ve kayma kuvvetleri aracılığıyla ısıya dönüştürülür ve bu da bir sönümleme kuvveti oluşturur. Bu cihazların performansı esas olarak iç tasarımlarına ve piston ile silindir duvarları arasındaki boşluğun veya pistonun içindeki akışkanın geçtiği küçük kanalın ölçüsüne bağlıdır. Bu çalışmada, silindir duvarları ile piston arasındaki boşluğun sönümleme kuvveti üzerindeki etkisi, CFD (hesaplamalı akışkanlar dinamiği) simülasyonları yoluyla incelenmiştir. Sönümleme kuvvetinin, silindir geometrisi ve piston hızı gibi etkenlere bağlı olarak nasıl değiştiği analiz edilmiştir. Öncelikle, sabit kesitli geleneksel bir sönümleyici incelenmiş, ardından, değişken kesitli (uzunluk boyunca çapı değişen) bir silindir incelenerek geometrinin sönümleme davranışına etkisi araştırılmıştır. Analizlerde, viskoz özellikleri sayesinde kayma gerilmesini etkileyerek sönümleme performansını artırabilen Newton tipi olmayan bir akışkan kullanılmıştır. Piston hareketinin gerçeğe uygun şekilde modellenebilmesi ve güvenilir sonuçlar elde edilebilmesi için, pistonun silindir içinde serbestçe hareket edebilmesini sağlayan overset mesh (örtüşen ağ) tekniği uygulanmıştır. Bu yöntemle, piston ile silindir duvarı arasındaki boşluktaki akış davranışı simüle edilebilmiştir. Laminer ve türbülanslı olmak üzere iki tür rejimde akış analizi yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Tasarlanan değişken kesitli viskoz sönümleyici, basitleştirilmiş bir tek serbestlik dereceli sistem kurularak incelenmiştir. Sistemin dinamik tepkisi, zamana bağlı olarak gerçekleştirilen sayısal simulasyonlar aracılığıyla hem serbest hem de zorlanmış titreşim koşulları altında değerlendirilmiş ve elde edilen sonuçlar, geleneksel sabit kesitli doğrusal sönümleme modeli ile karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Fluid viscous dampers (FVD) are used in mechanical and civil engineering to absorb energy and reduce vibrations. They help improve stability of systems where they are employed. These dampers serve a wide range of purposes, including protecting structures from seismic events and mitigating vibrations in the automotive industry. The principles of fluid dynamics are employed in the functioning of this type of damper. When a piston is moved through a viscous fluid enclosed in a cylinder, kinetic energy is converted into heat through fluid resistance and shear forces, resulting in a damping force. The performance of these devices is primarily determined by their internal design and the gap between the piston and the cylinder walls or the size of the orifice. In this study, the influence of the gap between the cylinder walls and the piston is examined through CFD simulations and analyses of the resulting damping force, which varies with factors such as the cylinder geometry and the velocity of the piston. Initially, a conventional damper with a constant cross-section is analyzed. Afterward, a cylinder with variable cross-section, whose diameter varies along the length of the cylinder, is examined to see how its shape influences the damping behavior. A non-Newtonian fluid is used in the simulations, as viscous properties of such fluids help improve performance of viscous dampers by modifying the shear rate. To realistically capture a piston's movement and ensure reliable results, the overset mesh technique is applied so that the piston can move freely inside the cylinder. By using this method, flow behavior in the gap between the piston and the cylinder wall is simulated while working with non-Newtonian fluids. In the study flow behavior is analyzed under both laminar and turbulent conditions and the results are compared. The designed variable cross-section viscous damper is investigated by constructing a simplified single-degree-of-freedom (SDOF) system. The dynamic response of the system is examined under both free and forced vibration conditions using time domain numerical simulations, and the results are compared with those obtained from a conventional constant cross-section linear damping model.
Benzer Tezler
- Analysis of dynamic behavior of viscoelastic helicoidal rods with mixed finite element method.
Viskoelastik helisel çubukların dinamik davranışının karışık sonlu elemanlar yöntemiyle analizi.
ÜMİT NECMETTİN ARIBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HAKKI OMURTAG
- Potansiyel akım-sınır tabaka yaklaşımı ile kanat profili analiz ve dizaynı
Airfoil analysis and design by using potential flow-boundary layer approximation
SALİH BOZKURT
- Düzenli dalgaların yüzen dalgakıranlardan aktarılması
Transmission of regular waves through floating breakwater
ATİLLA BAYRAM
- Pervane aerodinamiği için girdap kafes uygulamaları
Vortex lattice applications for propeller aerodynamics
EMRE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ADİL YÜKSELEN
- Mikro kanallı ısı emicilerin sayısal olarak incelenmesi ve optimizasyonu
Numerical investigation and optimization of micro channel heat sink
HALUK ANIL KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI