Embed Size (px)
Citation preview
DERGİDEN
FİGES İLERİ MÜHENDİSLİK VEARGE TEKNOLOJİLERİ DERGİSİ2015-1 / Sayı: 7(Ocak-Şubat-Mart 2015)
SSN: 2147-9550FİGES A.Ş. Adına SahibiYönetim Kurulu Başkanı Dr. Tarık Öğüt
Sorumlu Yazı İşleri MüdürüDr. Tarık Öğü[email protected]
Yayını HazırlayanlarCavit ÇınarNazlı Deniz Atalay
Yönetim YeriFİGES A.Ş.Ulutek Teknoloji Geliştirme Bölgesi,Uludağ Üniversitesi Görükle Kampüsü,16059 Nilüfer Bursa
Telefon : +90 224 280 8525Faks : +90 224 280 8532www.figes.com.tr
TEKNİK HİZMETLERYayına Hazırlama ve TasarımUMSA Prodüksiyon Ltd. Şti. Telefon: +90 312 225 4173
Basım YeriAda Ofset Matbaacılık San. ve Tic. Ltd. Şti.Litros Yolu 2. Matbaacılar SitesiE Blok No: ZE-2 Kat:1Topkapı / İSTANBULTelefon: +90 212 567 1242Matbaa Sahibi: Kemal Kabaoğlu
Yayın TürüYerel Süreli Türkçe İngilizce Bilimsel Yayın3 ayda bir yayımlanır.Dergide Yayımlanan Yazı, Fotoğraf, Harita, İllüstrasyon ve Konuların Her HakkıSaklıdır. Kaynak Gösterilmek şartıyla Alıntı Yapılabilir. Yayınlanan Eserlerin Sorumluluğu Eser Sahiplerine Aittir.
Aksi belirtilmedikçe tüm görseller:© ANSYS, MATHWORKS ve FİGES
Para ile satılmaz
ARGE DERGİSİ 1
1 İÇİNDEKİLER
2 DERGİDEN
3 FİGES’TEN
ARGEM Projesi
6 SÖYLEŞİ: Halil Tokel
Ar-Ge ve İnovasyon Her Şeyin Başladığı Nokta
10 MAKALE I Tekstil
İsmail KAYA / Hasan AVŞAR / Seyhan Uygur ONBAŞIOĞLU
CFD ile Yün İplik Birleştirme Analizi
16 MAKALE I Enerji
Muammer CİDER
Enerji Piyasalarında MATLAB Etkisi
18 MAKALE I Cam
Arif ÇELEBİ / Ramazan Ergin SAĞLAM / Bekir Emre UĞURLAR
Ebubekir BEYAZOĞLU
Camın ANSYS POLYFLOW 3-D Analizi
24 MAKALE I Otomotiv
Sibel VELIOĞLU / Atayıl KOYUNCU / Murat BALABAN
Menderes ERKEN
Exhaust Noise Investigations for Agricultural Tractors
30 MAKALE I Denizcilik
Burak Tunç ÇEKİRDEKÇİ
ANSYS AQWA ile Gemi ve Açık Deniz Yapıları Dizaynına Yönelik Hidrodinamik Çözümler
DERGİDEN
2 www.figes.com.tr
Son 10yılda savunma ve havacılık sektörümüz;kara, hava ve deniz araçlarına yönelik önemli projeleri hayata geçirmiş olup, birçoğunu başarı ile
tamamlamıştır.Türkiye'nin, Cumhuriyet dönemi sonrası kendi tasarladığı ve ürettiği ilk savaş gemisi olan MİLGEM'in,Deniz Kuvvetleri Komutanlığı ve Savunma SanayiiMüsteşarlığının fevkalade nitelikli iş birliği ve disiplinli çalışması sayesinde büyük başarıyla gerçekleştirilmesinden, şahsen ve FİGES adına büyükonur duymaktayım. Zira FİGES de bu gurur verici projenin bir parçası olmuştur.Kara araçları tarafında ise milli ana muharebe tankı ALTAY'ın geliştirme ve prototip aşaması Otokar A.Ş.tarafından tamamlanmış olup, saha testlerinde sona yaklaşılmıştır. Bu sürecin tamamlanmasından sonra, seri imalat çalışmaları başlayacak ve Türk Silahlı Kuvvetleri,milli ana muharebe tankını kullanmanınonurunu ve gururunu yaşayacaktır.FNSS A.Ş. tarafından geliştirilen ve üretilen paletli zırhlı araçlar grubunda AKINCI; tekerlekli zırhlı araçgrubunda PARS ve bir özel maksatlı araç olan SeyyarYüzücü Hücum Köprüsü SAMUR, yapılan tüm testlerden başarıyla geçmiştir. Bu araçların, Türk SilahlıKuvvetlerinin ve bazı yabancı orduların envanterine girmiş bulunması, son 10 yılda nerelerden nerelere geldiğimizi açıkça göstermektedir.Hava araçları alanında ise Vecihi Hürkuş, Nuri Demirağ ve arkadaşları ile Cumhuriyet sonrası dönemde, o günlerin çok mütevazi koşulları altındauçak üretimi başlamış ise de 1940'lı yılların sonlarına gelindiğinde, uçak imalathanelerimiz bakım merkezle-rine dönüştürülmüş ve Türk sivil havacılık heyecanı,tıpkı Devrim Arabaları örneğinde olduğu gibi, uzağı göremeyen siyasetçilerin yanlış kararları nedeniyle ne yazık ki işin henüz başında sonlandırılmıştır.Bir Türk-Amerikan ortaklığı olarak 1984yılında hayata geçirilen TUSAŞ Havacılık ve Uzay Sanayii A.Ş. (TAI), F-16 savaş uçaklarının üretim ve montajınıgerçekleştirmiş; 2005 yılında da TAI’nin yabancı hisseleri Türk hissedarlar tarafından satın alınarak TAI ve TUSAŞ birleştirilmiş ve şirket TUSAŞ çatısı olarak yeniden yapılandırılmıştır.TUSAŞ’ın yüzde yüz yerli sermayeli bir şirkete dönüş-mesiyle milli projelerin sayısı da artmış ve geçen 10 yıl içinde bu yeni süreç ürünlerini vermeye başlamıştır. Eğitim uçağı HÜRKUŞ'un tasarım ve
prototip aşamaları tamamlanmış, 2013 yılından beri test uçuşlarıdevam etmektedir. TUSAŞ’ın ürün portfö-yünde olan diğer bazıhava araçları arasında T129 ATAK helikopteri, Orta İrtifa Uzun Havada Kalışlı İnsansız Hava AracıANKA da yer almaktadır. Genel Maksat Helikopteri’nin de ilerleyen süreç içerisinde bu araçlararasına dahil edilebilmesi için gerekli çalışmalar yürütülmektedir.Savunma ve havacılık alanındaki 10 yılı aşkın bu teknolojik birikim ile Türkiye, şimdi, çok heyecan verici bir projeyi hayata geçirmeye hazırlanmaktadır: Bölgesel Jet Yolcu Uçağı Projesi.Ortalama 100 kişi kapasiteli olması planlanan bu uçağın;Ulaştırma, Denizcilik ve Haberleşme Bakanlığı Havacılıkve Uzay Teknolojileri Genel Müdürlüğü, SSM, TUSAŞ,TEI, Türk Hava Yolları (THY), THY Teknik ve TürkHava Kurumu gibi havacılık sektörümüzün önde gelenkurumları ile İTÜ, ODTÜ'nün havacılık mühendisliğibölümleri ve Türk Hava Kurumu Üniversitesi elbette taşıyıcı sütunları olacaktır.Bölgesel Jet Yolcu Uçağı projesini tetikleyen önemli etkenlerden bir tanesi, hiç kuşkusuz hızla büyüyen yerlihava taşımacılığı şirketlerimizdir. Sürekli artmakta olanyolcu uçağı ihtiyacının bir bölümünü milli imkânlarlakarşılamak, dış ticaret dengemiz açısından büyük önemtaşımaktadır. Özellikle THY yönetimi, dünyanın öndegelen havacılık şirketlerinin mali yönden zora girdiği,hatta iflas ettiği 2008 krizinde, doğru bir strateji izleyerek kurumu her yıl yüzde 18 civarında büyütmüşve THY'nin, Avrupa'da, Lufthansa'dan sonra ikinci sıraya yerleşmesini başarmıştır. Lufhansa'nın yıllık büyüme hızının yüzde bir mertebesinde olduğunu düşünürsek, “THY, Lufthansa'nın korkulu rüyası olmuştur” söylemi kesinlikle abartılı değildir.FİGES'in, bu sene 21 Nisan'da Congresium, Ankara'da 19'uncusunu düzenleyeceği konferansın daodak konusu, “Sivil Havacılıkta Ar-Ge ve Milli UçakProjesi” olacaktır. Bu etkinlikte, sivil havacılık alanındaulusal ve uluslararası otorite ve uzmanların bir araya gelmesini temin ederek, sivil havacılık alanındaki gelişmelere, bizler de FİGES olarak katkıda bulunmayaçalışacağız. Sizleri bu konferansta ağırlamak, bizleri onurlandıracaktır.
Değerli AR-GE Dergisi okuyucuları,
Saygılarımla,Dr. Tarık ÖğütYönetim Kurulu Başkanı, FİGES A.Ş.
Ar-Ge Konusunda Türkiye’de Ne Gibi Sorunlarımız Var?Ülkemizde, 2014 yılında, Ar-Geharcamalarının gayri safi yurt içihasıladaki payı, %1’e yakın biroranda gerçekleşti. Hükümetin he-defi, bu oranı, önümüzdeki yıllarda,gelişmiş ülkelerdeki oran olan %3düzeyine çıkarmak. Böylesine id-dialı bir hedefe ulaşmak için, Ar-Ge ekosisteminin doğru analizedilmesi ve iyi bir planlama şarttır.Hepimiz biliyoruz ki Ar-Ge, yük-sek nitelikli insanlarla olabiliyor.Bilgisayar, yazılım, test ve ölçümsistemlerinin tedariki gibi Ar-Geihtiyaçları, bütçe hazır olduğundaçok kısa sürede gerçekleşirken, ni-telikli insan temini konusundaaynı şeyi söyleyemiyoruz. Buönemli sorunun altını, burada birkez daha çizmek istiyorum. Kuru-cusu olduğum FİGES A.Ş.’nin Ar-Ge hizmetleri sunan ve yenilikçiürünler geliştiren bir şirket olmasınedeniyle bu ihtiyacı, 90’lı yıllardaTürkiye’de ilk hissedenlerden birisiolduğumu düşünüyorum. Bu ihti-yaç nedeniyle yüksek nitelikliinsan yetiştirme konusunda bir şey-ler yapmamız gerektiğini, o yıllardaanlamıştım. Üniversitelerin mü-hendislik bölümlerinden yenimezun gençleri seçerek bu genç
mühendislere, Bursa’da bulunanfirmamızda, “Yaz Okulu” adını ver-diğimiz, 3 aylık yoğun eğitimler ve-riyorduk. Katılanlar, ağırlıklı olarakİTÜ Makina ve Uçak Fakültele-rinden mezun, teorik konulara yat-kın ve yüksek motivasyonlu gençmühendislerdi. Seçtiğimiz arkadaş-lar, mutlaka yüksek lisans yapacak-larına dair bana söz veriyorlardı.Yine ağırlıklı olarak İTÜ MakinaFakültesinin hocalarının da deste-ğini alarak firmamızda yoğun teo-rik eğitimler gerçekleştirdik. Bueğitimler:n Bilgisayar destekli tasarım,
sonlu elemanlar yöntemi teorisive sonlu elemanlar yazılımlarının eğitimi,
n Mukavemet, titreşimler, mekanizma dinamiği, ısı transferi ve akışkanlar dinamiği,
n Ölçüm yöntemleri ve uygulamaları
gibi derslerin, ilgili akademisyenle-rimiz tarafından özet olarak tekrarverilmesini kapsıyordu. Bu dersle-rin içine, irili ufaklı uygulama pro-jeleri gömüyor; öğrenilen bilgilerinsindirilmesini ve tam anlaşılmasınısağlıyorduk. Yaz Okulları yaklaşık
olarak 10 yıl sürdü. Eğitim so-nunda, arkadaşlarımızın büyük ço-ğunluğu firmamızda istihdam edildive yüksek lisans eğitimlerine başla-dılar. Bu süreç, 2-3 yıl devam edi-yor; yüksek lisansın tamamlanmasıile büyük çoğunlukla sona eri-yordu. 3 aylık yoğun bir temel eği-tim ve arkasında 2-3 yıllık Ar-Geproje deneyimi sonunda, yüksek li-sanslı, adeta “zıpkın” gibi gençler,diğer firmaların Ar-Ge ekiplerinekatılıyordu. Bu zaman zarfında,yaklaşık 100 mühendisin bu süreç-ten geçtiğini söyleyebilirim. Arala-rından bazıları, doktora yapmaküzere ABD’ye gitti ve başarılı uz-manlar olarak Türkiye’ye döndü-ler. O yıllarda, amatör bir tarzdagerçekleştirdiğimiz bu eğitimleri,şimdi daha profesyonel bir şekildeve sürekliliğini de sağlayarak yap-mamız gerektiğine inanıyorum.
Ar-Ge Personeli SorunuNasıl Çözülebilir?Ar-Ge uzmanı olmak isteyen veyetenekleri açısından uygun mü-hendis adaylarını, üniversite öğre-nimleri esnasında, mümkünolduğu kadar erken belirleyip, on-ları doğru yönlendirmenin çok
ARGE DERGİSİ 3
FİGES’ten
ARGEM Projesi
FİGES’ten
4 www.figes.com.tr
önemli olduğuna inanıyorum. Buöğrencilerin belli bir yöntemle se-çilmesi ve sanayi firmalarının Ar-Ge bölümlerinin taleplerine göreeğitilmesi, soruna nitelikli ve sü-rekli bir çözüm bulmak için esastır.Üniversitelerdeki lisans eğitimi,öğrencilere, mühendisliğin ancaktemel prensiplerini verebilmekte-dir. Uzmanlık talep edildiğinde,bunun için öğrenciye bazı ek bilgive becerilerin öğretilmesi şarttır.Yüksek lisans ve doktora, uzman-laşma yönünde atılmış önemliadımlar olsa da Ar-Ge mühendis-liği farklı becerileri gerektirmekte-dir. Sanayide yaygın olarakkullanılan bilgisayar destekli tasa-rım, analiz ve ölçüm yazılımlarınınetkin bir şekilde kullanılmasınınöğrenilmesi ve bol uygulama yapıl-ması, bu işin “olmazsa olmazı”dır.Ayrıca proje yönetimi, Türkçe veİngilizce sunum yapma becerisi ileyine Türkçe ve İngilizce teknikrapor yazma becerisi, bir Ar-Gemühendisinin mutlaka haiz olmasıgereken vasıflarıdır. Sürekli yurtdışı firmalarla kol kola çalıştığımızküresel dünyada iş yapmak, yazılıve sözlü İngilizceye belirli bir dü-zeyde vakıf olmadan olabilir mi? Ohalde, mühendislik öğrencileri ara-sında, Ar-Ge için uygun olanların,mümkün olduğu kadar erken belir-lenerek doğru yönlendirilmesi, Ar-Ge için belirlenen hedefe ulaşmak
için hayati öneme haiz bir konu-dur. Mühendislik lisans eğitiminin2’nci yılını tamamlayan öğrenciler,öğrenimlerini tamamladıklarındane gibi mühendislik işlerinde çalış-mak istedikleri konusunda genel-likle bir görüş sahibi oluyorlar. Ohalde seçim ve eğitim işine, 3’üncüsınıfta başlamak çok doğru olur ka-naatindeyim.
ARGEM Projesi Nedir?Yukarıda anlatmaya çalıştığım sü-reci, 2014 yılında, bir pilot projeolarak Manisa’da bulunan CelalBayar Üniversitesi Makina Mü-hendisliği Bölümü’nde başlattık veadına “Ar-Ge Mühendisi Yetiş-tirme Programı”, kısaca ARGEMdedik. “Niçin Celal Bayar Üniver-sitesi?” diye sorabilirsiniz. Bununiki nedeni var. Birincisi, makinamühendisliği bölümlerinin tabangiriş puanlarına bir göz attığımızda,250-350 aralığında yaklaşık 50 üni-versite bulunuyor ve bu üniversite-lerimizden mezun gençlerimizin, işbulma konusunda, ilk 10’a girenüniversitelerimizin mezunlarıkadar şanslı olmadıklarını biliyo-ruz. Türkiye’de yaklaşık 200 üni-versitenin bulunduğunu dikkatealırsak, içinde 50 üniversitenin bu-lunduğu bir makina mühendislerigrubu, ülke çapında büyük bir öğ-renci kümesini temsil etmektedir.Bu küme için geliştirilen ve başarılı
olan bir sistemin, ülke çapındaönemli bir ağırlığı olacağı düşünce-sindeyim. İkinci neden ise ManisaOrganize Sanayi Bölgesi gibi güçlübir sanayi kümesinin, neredeyseüniversitenin önünde bulunmasıve yüksek nitelikli mühendisler ye-tiştiğinde, iş yerlerinin hazır olma-sıdır.ARGEM projesi kapsamında,3’üncü ve 4’üncü sınıf öğrencileriile yüksek lisans öğrencileri ara-sında, Ar-Ge faaliyetlerine uygunolan öğrenciler, gönüllülük esasınagöre seçildi. Kendilerine standarteğitimlerinin yanı sıra Ar-Ge bö-lümlerinde gerekli olan özel derslerverilmektedir. Sınıfımızda, 3 yük-sek lisans öğrencisi ve 7 lisans öğ-rencisi bulunmaktadır. Seçerkenkriter olarak, birinci ve ikinci sınıfnot ortalamasının 4 üzerinden 3veya üzerinde olma koşulunu uygu-ladık. Bu grup 10 öğrenciden fazlaolduğundan, en uygun 10 öğrenciyiseçtik. Seçim esnasında, öğrencile-rin İngilizce düzeylerinin oldukçaiyi olmasına dikkat ettik. Öğretimüyelerinin kanaatlerinin bu se-çimde büyük önem taşıdığını belirt-mek istiyorum. Başka bir seçilmekriterinin ise yüksek lisans yapmazorunluluğu olmasıdır. Seçilen tümlisans öğrencilerinin, yüksek lisanskonusunda kararlı ve yüksek moti-vasyona sahip olmasından son de-rece memnunum.
Bu Projenin MasraflarınıKim Karşılamaktadır?Üniversite, bu proje için uygun biroda tahsis etmiştir. Sınıfın bilgisa-yar donanımının %50’sini üniver-site yönetimi ve diğer %50’sini iseFİGES karşılamıştır. Ayrıca, masa,sandalye ve projektör üniversite ta-rafından temin edilmiştir. Dersle-rin hazırlanması ve verilmesi, bupilot proje için FİGES personeli ta-rafından yürütülmektedir. Ancakbunun geçici bir çözüm olduğunuve başka finansman olanaklarınıaraştırmakta olduğumuzu belirt-mek istiyorum. Bizlere, bu pilotprojemizde ilk günden itibarenbüyük destek veren Celal BayarÜniversitesi eski rektörü Prof. Dr.Mehmet Pakdemirli’ye, bu vesi-leyle çok teşekkür ediyorum. Buprojenin yürütülmesi ve sürdürüle-bilir olması için Ar-Ge merkezinesahip sanayi kuruluşlarından maddi
destek beklemekteyiz. Ayrıca, bazıderslerin verilmesi konusunda, sa-nayi kuruluşlarımızın Ar-Ge bö-lümleri uzmanlar göndererekdestek verebilirler.
Projeyi Yaygınlaştırmak içinGelecekte Hangi AdımlarıAtmayı Planlıyorsunuz?ARGEM sınıfımız oluştuktan veeğitimlerimiz başladıktan sonra,yine Celal Bayar Üniversitesi’ninElektrik-Elektronik Mühendisliğibölümünden de bir talep aldık.
Aynı kriterlere göre 10 kişilik birgrup oluşturmak için faaliyetlerebaşladık.Bu proje başarılı olduğu taktirde vediğer üniversitelerden talep gel-mesi durumunda, benzer bir uygu-lamayı, önce 5, daha sonra 10üniversiteye yaymak istiyoruz. Ter-cihimiz, üç büyük ilimiz dışında bu-lunan üniversitelerin makina veelektrik-elektronik mühendisliğibölümleri olacaktır.Ayrıntılı bilgi için:[email protected]
SÖYLEŞİ I Havacılık
6 www.figes.com.tr
ARGE DERGİSİ: Türkiye'de havacılığın geldiği noktayı nasıl değerlendiriyorsunuz?Halil TOKEL: Türkiye, havacı-lıkta hak ettiği yerde değil. Kuş-kusuz son 10 yılda önemligelişmeler oldu, sektör %20 bü-
yüdü. Türkiye, ekosistemine göreen üst büyüme sağlayan ülkedir.Bu, alkışlanacak, takdir edilecekbir şeydir. Fakat bunu bir bütünolarak ele aldığımızda, havacılığıntarihi itibariyle baktığımızda; geç-mişteki havacılık sektöründekibaşlatılan çalışmalar, sonlandırı-lamayan çalışmalar dikkate alın-dığında, şu andaki Türkiye'ninhavacılıktaki yerini yeterli gör-mek mümkün değil.
ARGE DERGİSİ: Sizce havacılığınTürkiye’de etkin bir noktaya ulaşmasında Ar-Ge'nin payı ne olacaktır?
Bu sayımıza, THY ve Turkish Technic Danışmanı Halil Tokel’i konuk ettik. Tokel ile hem genel hem de havacılık alanında Ar-Ge’ye bakışını ve Turkish Technic’te yapılan Ar-Ge çalışmaları hakkında bilgi aldık.
Ar-Ge ve İnovasyon Her Şeyin Başladığı Nokta
THY ve Turkish Technic Danışmanı Halil Tokel
Halil TOKEL: Artık bu zamandansonra dünyanın geldiği aşamada,Ar-Ge ve inovasyon yoksa hiçbirşey yok. Dolayısıyla teknoloji üre-timi dediğimiz, teknolojinin üretil-mesi ve yerleştirilmesi konuları,tamamen dünyanın gündemindeolan hususlardır. Bütün uluslar,bütün milletler bu konularda artıkaşağı yukarı uyarılmış durumdadır.Herkes bu olayın farkına varmış du-rumda. Bir açıdan kalkınmış ülkeler,zaten bunu yapan ülkelerdi; kalkın-makta olan ülkeler, bunun farkınayeni vardı. Diğer ülkelerin yetişenbeyinleri de bir ülkenin nasıl ilerle-yebileceğini, refahın nasıl artabile-ceğini, katma değerin nasılyükseltilebileceğini; yaşadıklarıçevre şartlarından, internet orta-mından ve kullandıkları günlük tek-nolojik ürünlerden gayet rahatanlamış durumdadırlar. Dolayısıylaeğer bir ülke kalkınmak istiyorsa Ar-Ge ve inovasyonu en başa alacak vebununla ilgili her türlü en üst dü-zeyde gayretini gösterecek. Bunlarıyapmadan bir yere varmak mümküngörünmüyor.
ARGE DERGİSİ: Sözlerinizden anladığımız kadarıyla yatırımlar konusunda, özellikle de Ar-Ge yatırımları konusunda, ülke olarakhenüz almamız gereken yolumuz var.
Halil TOKEL: Kesinlikle! Şu andaülke olarak Ar-Ge ile ilgili, hem ni-teliksel hem niceliksel sıkıntıları-mız var. Her şeyden önce, Ar-Gesürecine, gerek kamu sektörününgerekse özel sektörün koyduğu fi-nansal destek yetersiz.
ARGE DERGİSİ: Siz Turkish Technic olarak Ar-Ge’ye nasıl bakıyorsunuz? Şirket olarak stratejiniz nedir?Halil TOKEL: Bizim için de aynı.THY olsun, Turkish Technicolsun, THY’nin bütün kuruluşları,zaten teknolojinin en üst ürününükullanan yapılar. Dolayısıyla busüreç içerisinde, her ürünle alakalı,her türlü Ar-Ge ve inovatif geliş-meleri yakından takip etmek zo-rundalar. Eğer takip etmezlerserekabet sürecinde geri kalırlar. Do-layısıyla havayolu hizmeti açısın-dan bakarsanız bütün Ar-Ge’yedayalı inovatif ürünleri, hizmetlerisunmak durumundasınız. Uçakbakım kısmına bakarsanız, bakımsüreçlerinin iyileştirilmesi adınaAr-Ge ve inovatif çalışmalar yap-mak zorundasınız. Bunun bir adımötesinde, hava araçlarının tasarımı,üretimi ile ilgili çalışmalar yapıyor-sanız, zaten orası başlı başına Ar-Geve inovasyon gerektiren bir alan.
Dolayısıyla bütün bu alanların hep-sinde en iyi olmak durumundasınız.
ARGE DERGİSİ: İnsan kaynağı olarak bakarsak, Turkish TechnicAr-Ge personeli bulmakta zorlanıyor mu?Halil TOKEL: Şirketin bünyesindeAr-Ge her zaman olmuş. Amabunun kurumsallaşması, son dö-nemlerde gerçekleşti. Başından iti-baren, bir şekilde münferit veyagrup olarak veya atölye bazında ça-lışmalar yürütülmüş. Ama kurum-sallaşması, geçen sene Ar-Gemerkezimizin kurulması ile olmuş-tur. Buradaki hedef, bize muadilolan en büyük şirkettir. Avrupa'daLufthansa var. Diğer kıtalarda olanhavayolu şirketlerinin Ar-Ge birim-leri nasıl davranıyor? Bunların ça-lışma alanları nelerdir? Çalışanpersonel sayısı nedir? Bütün bunlarabakarak bizim hedef çizmemiz lazım.2023 hedefleri arasında, bütün Tür-kiye'deki kurum ve kuruluşların,dünyanın ilk 10'u içerisinde olmasıgerekiyor. Turkish Technic, baktı-ğınızda, birçok özellikler itibariylebunu şimdiden gerçekleştirmiş birkuruluş. Demek ki bunu daha daiyileştirmemiz lazım. Belki ilk 5, ilk3 gibi üst hedefler koymamız lazım.Bugün Lutfhansa'nın Ar-Ge
ARGE DERGİSİ 7
©T
HY
faaliyetleri nelerdir? Ne kadar paraharcıyor? Kaç mühendisi var? Bütünbunlar bizim hedeflerimizi belirle-yen rakamlar olmalı. Bunların üze-rinde hedefler ise gerçekleştirilmesigerekenler bizim için. Türkiye'ninböyle bir imkânı ve potansiyeli varmı? Bu personeli bulabilir mi? Bula-bilir. Türkiye, genç ve dinamik birnüfusa sahip. Üniversiteleri, kendibünyesinde gayet yetenekli Ar-Gemühendisleri var. Uluslararası are-nada, uluslararası üniversitelerdeokuyan çok sayıda; binlerce, on bin-lerce Türk öğrencimiz var. En azın-dan, uzmanlık alanı gerektiren biryerde bizden kimse yoksa farklı ül-kelerde yetişmiş Ar-Ge’cileri de ge-tirtme imkânımız var. Ben Ar-Gehedefine ulaşmakta personel eksik-liğinin çok önemli bir problem ola-cağını düşünmüyorum. Planlamagerekir mi? Gerekir. Türkiye’nin,2023'te ulaşacağı teknolojik hedef-ler ve kalkınma hedeflerine bağlıolarak geliştireceği Ar-Ge projeleri-nin -ki Ar-Ge projeleri bir sonürüne dönük olmalı, yani başıbozukher Ar-Ge isteklisinin kendi istediğişekilde çalışması olmaz- sonundanihai bir ticari ürüne yönelik olasılazım. Yani bunun birer alt parçasıolması lazım. Bunu çıkarırken de ih-tiyaç duyacağı personeli bir şekildebulur. Sıkıntı olmaz.
ARGE DERGİSİ: Şirket içerisindepersonelinizi eğitirken ve uzmanlıklara doğru yönlendirirkenoralarda nasıl eğitim stratejileri
uyguluyorsunuz? Eksik bulduğunuz,yurt dışından tedarik etmek zorundaolduğunuz uzmanlıklar oluyor mu?Halil TOKEL: Şimdilik bizim Ar-Ge merkezimizin çalışmalarıyeni, daha birinci yılında. Amahedeflerimiz büyük. Bu büyükhedefleri gerçekleştirecek büyükbir yapı gerekiyor. Bunlar dazaman içinde oluşacak. Buradabirincil hedef, kendi şirketimizinacil ihtiyaçlarıdır. Yazılım olabi-lir, bilgisayar donanımı olabilir.Bizim yurt dışından bağımsızlığı-mızı sağlayacak Ar-Ge çalışma-ları olabilir. Dolayısıyla bütünbunlar için öncelikle kendi içi-mizden kaynakları değerlendiri-yoruz. Daha sonra, üniversiteortamından, benzer faaliyet gös-teren özel şirketlerden veya bi-zimle ilgili çalışma yapan özelAr-Ge firmalarından destekalmak suretiyle bu eksiklikleri-mizi gidermeye çalışıyoruz. Süreçiçerisinde, çalışmaların miktarıve boyutları artacaktır.
ARGE DERGİSİ: Turkish Technic ile çalışan alt yüklenici firmaların Ar-Ge yetenekleri de Turkish Technic ile çalışmalarındabir etken oluyor mu? Onların Ar-Ge yeteneklerini geliştirmek içinsiz neler yapıyorsunuz?Halil TOKEL: Bizim Ar-Ge bölü-mümüzün bir ÜRGE bölümü var.Burada, öncelikle yurt dışından al-dığımız parçaların bakım hizmetlerive malzemelerinin yerlileştirilme-
sine çalışıyoruz. Bu da büyük ha-cimli bir iş. Türkiye'de gelişen çokkıymetli bir özel sektör var. Bunlar,girişimcilerinin gayretiyle bir takımufak tefek teşviklerle gelişmiş, çokciddi altyapılar. Bu sanayinin de-ğerlendirilmesi lazım. Biz bu yan sa-nayiyi, kesinlikle bizimihtiyaçlarımızı karşılayacak doğrul-tuda değerlendirmek istiyoruz.Zaten, bir firma birebir ihtiyaçları-mızı karşılıyorsa hemen devreye so-kuyoruz. Firmanın eksikleri varsatamamlanması konusunda destekoluyoruz. Bu tür çalışmalarda enbüyük sıkıntı, sertifikasyon konusu.Yoksa ürünün teknolojik olaraküretimi, prototiplerinin çıkartılmasıkonusunda firmalarımızla büyük birsıkıntı yaşamıyoruz. Firmalarımızbence en önemli işi çözmüşler.Teknolojik ürün üretme veya Ar-Ge’ye dayalı inovatif ürün geliş-tirme işlemlerini çözmüşler.İsteklerimizi karşılayabiliyorlar.Fakat çıkan bu ürünün havacılıktakullanılabilmesi için gereken serti-fikasyon süreci için de Türkiye'debir alt yapı gerekiyor. Maalesef, bualtyapı henüz çok güçlü değil.EASA (European Aviation SafetyAgency / Avrupa Havacılık Emni-yeti Ajansı) ve FAA (FederalAviation Administration / FederalHavacılık İdaresi) düzeyinde değil;ama olması gerekiyor. Eğer EASAve FAA düzeyinde sertifikasyon or-ganizasyonlarımız olursa o zamanbu alanımız dünya çapında bir geli-şim gösterir ve havacılık sektörü-nün içerisinde, çok sayıda Türkfirmasının üretim yaptığını, uluslar-arası dağıtım yaptığını, Ar-Ge yap-tığını görürüz.
ARGE DERGİSİ: Dergi olarak biz biliyoruz ki, Türkiye'nin masasında çok önemli sivil havacılıkprojeleri var. Bunlardan bir tanesi deBölgesel Yolcu Uçağı projesi. Bu projelerin Türkiye'ye katacakları konusunda neler söylemek istersiniz?
SÖYLEŞİ I Havacılık
8 www.figes.com.tr
©T
urkish Technic
Halil TOKEL: Zaten bunlar geçkalmış konular. 1920'lerde,1930'larda, 1940'larda uçak yapanbir ülke, 2000'li yıllarda uçak yapa-maz duruma düşmüş. Bu her yö-nüyle eleştirilmesi, her yönüyledeğerlendirilmesi, bir özeleştiri sü-recinin yapılması gereken bir konu.O yıllarda, normalde alt sanayinizyok. Yan sanayiniz yok. Hafif sana-yiniz yok. Ama bir uçak sanayisini,hem özel sektör hem de kamu sek-törü eliyle kurmuşsunuz; bazen deikisi birden kurmuş ve bunun ürün-lerini de almışsınız. O zamanın şart-larındaki en iyi uçakları dayapmışsınız ve bunları da uçurmuş-sunuz. Kimini satmışsınız, kimisinide yurt dışına hediye etmişsiniz.Yani sonuçta, böyle bir sanayi oluş-turabilmişsiniz. Hem de en dar, enzor zamanınızda. Zaman içinde yansanayiniz gelişmiş. Pek çok orta sa-nayiniz hafif sanayiniz gelişmiş.Fakat buna paralel olarak, en darzamanınızda geliştirdiğiniz havacı-lık sanayiniz geri kalmış. Bekle-
meye alınmış. Bunun tabi bilinenpek çok sebebi var. Ama dışarıdanbaktığınız zaman, ülke için bubüyük bir sıkıntı. Bununda mutlakaaşılması gerekiyor. Şimdi, 2000'liyıllarda, son 12-13 yıldır bir takımgelişmeler oldu. Özellikle SayınCumhurbaşkanımızın havacılıklailgili son dönemlerdeki 2023 hedef-leri arasında, 2 tane yerli bölgeselyolcu uçağının yapımı ile ilgili si-yasi kararının verilmesi ve bunabağlı olarak da kamu kurum ve ku-ruluşlarını yönlendirmesiyle büyükbir hareketlenme var. Bu proje birşekilde gerçekleşecek. Bu süreç içe-risinde, tasarım, üretim, sertifikas-yon gibi bir uçağın A'dan Z'yebütün süreçleri bu ülkede yaşana-cak. Burada süreçlerin bazı kesim-leri gelişmiş. Bazı kesimleri yok.Bazıları az gelişmiş. Üretim süre-cinde bunların hepsi tamamlana-cak. Bu çalışmaların içerisinde olanbütün bürokratların, özel sektör ku-ruluşlarının bu çalışmaları bir sefer-berlik anlayışıyla ilerletmesi lazım.
1950'lerde, 1960'larda bıraktığımızhavacılığı, 2010'larda tekrar can-landırmaya çalışıyoruz. Aradaki birtakım girişimler hariç, 50 yıllık birzaman kaybımız var. Bunu telafiedebilmemiz için de bütün bu sek-tör içindeki bütün oyuncuların se-ferberlik içinde hissetmeleri şart.FİGES’in yaptığı çalışmalar, kıy-metli çalışmalar. Tasarımla ve mü-hendislik hesapları ile ilgili bütünyazılımların, bütün programlarınkademeli olarak yerlileştirilmesi ge-rekir. Buna sizin organizasyon şe-manız müsait. Devletin de destekvermesiyle artık milli yazılımlarınzamanı geldi. Bunların yapılmasılazım. İddialı bir şekilde, bütün ha-vacılık unsurlarını kullandığı ticariCAD yazılım programları veyabenzer bütün havacılık ve mühen-dislik yazılımlarını yerlileştirmemizgerekebilir. Bunlar, ilerde uzun so-luklu bir havacılık sürecinde ol-mazsa olmazlar. Geçici birhavacılık sanayi kurmayacağımızagöre, her noktada kendimize yeterliolmamız lazım. Dışa bağımlı olma-mamız lazım. Hatta bütün ülkelerinönünde bu yazılımları, bilgisayardonanımlarını, çizimleri yapabil-memiz lazım.
THY ve Turkish Technic Danışmanı Halil Tokel’e,zaman ayırıp sorularımızı cevaplandırdığı ve verdiği bilgiler için, okuyucularımızadına teşekkür ediyoruz.
ARGE DERGİSİ 9
1950'lerde, 1960'larda bıraktığımız havacılığı,2010'larda tekrar canlandırmaya çalışıyoruz. Aradakibir takım girişimler hariç, 50 yıllık bir zaman kaybımızvar. Bunu telafi edebilmemiz için de bütün bu sektör
içindeki bütün oyuncuların seferberlik içinde hissetmeleri şart. FİGES’in yaptığı çalışmalar,
kıymetli çalışmalar. Tasarımla ve mühendislik hesap-ları ile ilgili bütün yazılımların, bütün programların
kademeli olarak yerlileştirilmesi gerekir. ©
Turkish T
echnic
10 www.figes.com.tr
GirişYün ve yün karışımlı iplik-ler, masuraya sarılmış kopsadı verilen yarı mamul hâ-linde ring makinesindençıkmakta, dokumada kulla-nılabilmesi için bobinlememakinelerinde kontrol edi-lerek bobin hâline gelmek-tedir. Bobinlememakinelerinde otomatikolarak yapılan bu kontrol-lerde, ipliğin uygun olma-yan kısımları kesilerekayrılmakta, daha sonraiplik uçları birleştirme işlemi ile düğümsüz olarakuç uca eklenerek ipliğin kopstan bobine aktarımişlemi devam etmektedir. Bobinleme makinele-rinde yapılan bu uç birleştirme işlemi, iplik uçla-rının özel tasarlanmış aparatların kanalına
yerleştirilmesi ve basınçlı havanın etkisiyle ger-çekleştirilmektedir. Uç birleştirme (splays) işlemiyapılan bölge, hatasız iplik görüntüsüne benze-meli ve mukavemeti, ortalama iplik mukaveme-tinin %80’inden az olmamalıdır. Uç birleştirme
CFD ile Yün İplik Birleştirme Analizi
İsmail KAYA
Makine Mühendisi Yünsa Yünlü San.
ve Tic. AŞ
Hasan AVŞAR
Uzay Mühendisi
FİGES A.Ş.
Seyhan Uygur ONBAŞIOĞLU
Prof. Dr., Makine Fakültesi, İstanbul
Teknik Üniversitesii
Şekil 1. Aparat-1 ve akış hacmi Şekil 2. Aparat-2 ve akış hacmi
MAKALE I Tekstil I
bölgesinde istenen görüntünün elde edilememesi,mamul kumaş kalitesini etkilemekte; mukaveme-tin düşük olması ise dokuma sırasında kopuşlarayol açması ve bunların sonucunda sürecin dur-ması nedeniyle verimliliğe etki etmektedir [1].Görüntü ve mukavemet değerleri ise uç birleş-tirme yapılan aparatların geometrik parametreleriile ilişkilidir [2]. Bu çalışmada, uç birleştirme apa-ratlarındaki hava tahliye kanalı ve üfleme delik-leri arasındaki mesafe ele alınarak görüntü vemukavemet değerlerine etkileri hesaplamalı akış-kanlar dinamiği (computational fluid dynamics /CFD) analizleri ile incelenmiştir.
Aparat ParametreleriYünlü tekstil sektöründe kullanılan uç birleştirmeaparatı türleri ve akış hacimleri Şekil 1 ve Şekil 2’deverilmektedir.Şekil 1’de verilen aparat üzerinde uç birleştirme ka-nalı ve hava tahliye kanalı bulunmakta, Şekil 2’deverilen aparatta ise sadece uç birleştirme kanalı bu-lunmaktadır. İplik, her iki aparatta da uç birleştirmekanalında silindirik olarak modellenmiş; iplik çapıise sabit parametre olarak kabul edilerek 0,2 mmolarak alınmıştır. Bunun yanında, ipliğin pürüzlülükdeğerleri de tüm analizlerde ihmal edilmiştir.Uç birleştirme işleminde iplik ekseni yönünde olu-şan tork, ipliklerin burulmasını sağlamaktadır. Do-layısıyla daha yüksek tork, daha sıkı bir sarılmaanlamına gelmektedir. İplik ekseni yönündekitork, üfleme deliklerinden çıkan havanın uygula-dığı kuvvetin eksene dik yöndeki bileşeni ile buhava jetinin eksen ile arasındaki mesafenin çarpı-mıdır. Analizlerde elde edilen kuvvetler (F) ise ip-liğe her üç yönde (x, y, z) gelen kuvvetlerinvektörel toplamıdır.Çalışmada, uç birleştirme işleminde iplikte oluşantork değerlerine etkisi incelenen aparat parametre-leri Şekil 3’te verilmektedir.
CFD Analizleri ve Uç Birleştirme TestleriBu çalışma kapsamında incelenen aparat parametre-lerinin uç birleştirme işlemine etkilerini tespit etmekamacıyla bu parametrelere göre dört farklı analiz tipiele alınmış; bu analizlere karşılık gelen uç birleştirmedenemeleri, gerçek çalışma şartlarında yapılarak kar-şılaştırılmıştır. Üfleme delikleri arasındaki mesafeninetkisini incelemek için de bu analizlere ek olarak dörtanaliz daha yapılmıştır (Tablo 1).
Yapılan analizlerde, ses altı (subsonic) akış tipindeSST türbülans modeli kullanılmış; 6 bar statik girişbasıncı (P), uç birleştirme kanalının her iki ucunda6x10-6 kg/s kütlesel debi (m) ve tahliye kanalının yineher iki ucundan 3x10-3 kg/s kütlesel debi (m) sınırşartları olarak alınmıştır. Burada kütlesel debiler (m),uç birleştirme aparatında gerçek çalışma şartlarındahassas problarla yapılan lokal debi ölçümleri netice-sinde hesaplanmıştır.Analizlerde; üfleme deliklerinin uç birleştirme kana-lına açıldığı, akışın döndüğü bölgeler ve ipliğe etkiyentork kuvvet değerlerinin alınacağı ipliğin çevre böl-gelerinde, daha sık ağ yapısı oluşturulmuştur (Şekil 4,Şekil 5).Yapılan analizlerde, Aparat-1’in CFD analizinde eldeedilen Şekil 6’daki akışkan hız çizgilerinde görüldüğügibi, aparatta en yüksek hızlar, üfleme deliklerinin uçbirleştirme kanalına açıldığı bölgededir.
Sonuç ve DeğerlendirmeTablo 2’de, CFD analizlerinde elde edilen ve splaysişleminde ipliğe etki eden Fx, Fy, Fz, Tx, Ty ve Tz de-ğerleri verilmektedir. Burada grafiksel karşılaştırmayıkolaylaştırmak amacıyla her bir değer, 1 numaralı ana-liz değerine bölünerek normalize değerler elde edil-miştir.
ARGE DERGİSİ 11
Şekil 3. İncelenen aparat parametreleri
Tablo 1. Aparat parametrelerine göre analizlerAnaliz no APARAT PARAMETRELERİ
Tahliye kanalı Üfleme delikleri(var/yok) arasındaki mesafe (mm)
1 Var 7,21.1 Var 6,01.2 Var 5,02 Yok 4,02.1 Yok 5,02.2 Yok 6,03 Yok 7,24 Var 4,0
..
.
MAKALE I Tekstil
12 www.figes.com.tr
Tablo 2. Yapılan analizlerde elde edilen tork (T) ve kuvvet (F) değerleriAnaliz no Fx . 107[N] Fx-NORM[N] Fy.105[N] FY-NORM[N] Fz.107[N] FZ-NORM[N]1 -3,44 1,000 -7,39 1,000 8,00 1,0002 -1,48 0,424 -3,46 0,468 6,46 0,8073 -2,53 0,723 -3,45 0,467 6,97 0,8714 -2,61 0,746 -7,40 1,000 6,68 0,835
Analiz no Tx.107[Nm] Tx-NORM [Nm] Ty.109[Nm] TY-NORM [Nm] Tz.109[Nm] TZ-NORM [Nm]1 6,62 1,000 -3,09 1,000 -1,76 1,0002 3,06 0,462 -1,33 0,432 -1,04 0,5913 3,05 0,460 -2,27 0,735 -1,44 0,8194 6,64 1,000 -2,34 0,758 -1,39 0,788
Tablo 3. Yapılan testlerde elde edilen iplik görüntüsü(G) ve mukavemet (M) değerleriTest no G (1-5) GNORM M (%) M MNORM
1 2,94 0,588 4,33 95,7 0,957
2 2,78 0,556 7,36 92,6 0,926
3 2,90 0,580 10,38 89,6 0,896
4 1,34 0,268 9,85 90,2 0,902
Şekil 4. Aparat-1’in akış hacmi ağı
Tablo 3’te, analizlerdeki aynı aparat parametreleri ileyapılan splays testlerinde elde edilen görüntü ve mu-kavemet değerleri verilmiştir. Burada her bir splaystestinde, 20’şer adet iplik numunesi alınmış; iki ba-
ğımsız gözlemci, her bir numunenin görüntüsüne göre,1-5 arasında (en iyi görüntü: 5, en kötü görüntü: 1)puanlar vermiştir. Gözlemciler tarafından verilen pu-anların ortalamaları alınarak Tablo 3’te verilen gö-
rüntü değerleri elde edilmiştir. Mukavemet değerleriise mukavemet testi neticesinde elde edilen ve ipliküzerinde ilk duruma göre oluşan % mukavemet azal-malarıdır.
Tablo 2’de verilen normalize tork (T) ve kuvvet (F) bi-leşenleri ile Tablo 3’te verilen normalize mukavemet vegörüntü değerleri arasındaki ilişki, türev zincir kuralı (1)kullanılarak Şekil 7-12’de grafiksel olarak incelenmiştir.
ARGE DERGİSİ 13
Tablo 4. Üfleme delikleri arasındaki mesafenin etkisi için yapılan analizlerAnaliz no Fx . 107[N] Fx-NORM[N] Fy.105[N] FY-NORM[N] Fz.107[N] FZ-NORM[N]1 -3,44 1,000 -7,39 1,000 8,00 1,0001.1 3,33 -0,968 7,39 -1,000 7,76 0,9701.2 3,22 -0,936 7,39 -1,000 7,32 0,9142 -1,48 0,432 -3,46 0,468 6,46 0,8072.1 -2,27 0,659 -3,46 0,468 6,76 0,8452.2 -2,61 0,760 -3,46 0,468 6,89 0,8613 -2,53 0,736 -3,45 0,467 6,97 0,8714 -2,61 0,759 -7,40 1,000 6,68 0,835
Analiz no Tx.107[Nm] Tx-NORM [Nm] Ty.109[Nm] TY-NORM [Nm] Tz.109[Nm] TZ-NORM [Nm]1 6,62 1,000 -3,09 1,000 -1,76 1,0001.1 -6,63 -1,000 2,99 -0,967 -1,24 0,7051.2 -6,63 -1,000 2,89 -0,934 -1,13 0,6432 3,06 0,462 -1,33 0,432 -1,04 0,5912.1 3,06 0,462 -2,03 0,658 -1,38 0,7812.2 3,05 0,461 -2,34 0,758 -1,52 0,8663 3,05 0,460 -2,27 0,735 -1,44 0,8194 6,64 1,000 -2,34 0,758 -1,39 0,788
Şekil 5. Aparat-2’nin akış hacmi ağı
MAKALE I Tekstil
14 www.figes.com.tr
Tablo 4’te, daha önce yapılan analizlerin, üfleme de-likleri arasındaki mesafe değiştirilerek tekrarlanma-sıyla elde edilen sonuçlar gösterilmektedir. Yineburada da normalize değerler elde edilerek bu şekildesonuçlar yorumlanmıştır.Yapılan tüm analiz ve testler neticesinde ulaşılansonuç ve değerlendirmeler, aşağıda listelenmiştir:n Tahliye kanalı, en fazla iplik yönündeki yani
y-yönündeki (Fy) kuvvetlerin artmasına neden olmakta; daha sonra ise x-yönündeki kuvvetlerin(Fx) artmasını sağlamaktadır.
Şekil 7. Fx kuvvetinin mukavemet (M)ve görüntü (G) değerlerine göre değişimi
Şekil 8. Fy kuvvetininmukavemet (M) ve görüntü (G)değerlerine göre değişimi
Şekil 9. Fz kuvvetininmukavemet(M) ve görüntü(G)değerlerine göre değişimi
Şekil 6. CFD analizinde Aparat-1’dekiakışkan hız çizgileri
(1)
n Tahliye kanalı olan aparatlarda, üfleme delikleriarasındaki mesafe azaldıkça x ve z-yönündeki kuvvetler (Fx ve Fz) de azalmakta, y yönündekikuvvet (Fy) ise değişmemektedir.
n Kuvvetlerin (F), görüntünün (G) ve mukavemetin (M) trendine bakıldığında; hem görüntü hem de mukavemet üzerinde y yönündekikuvvetlerin etkisi hâkim olmaktadır. Ayrıca y yönündeki kuvvetler (Fy), mertebe olarak diğer yöndeki kuvvetlerin (Fx ve Fz)100 katıdır.
n Fy, üfleme deliği mesafesinden bağımsız bir kuvvetbileşeni olup, Fy değerini arttıran bir aparat
tasarımının, görüntü ve mukavemeti iyileştireceğigörülmektedir.
Referanslar[1] Xiao Xing, Guoming Ye, 3D numerical
simulation of the airflow in a Pneumatic Splicer,Applied Mechanics and Materials Vols. 130-134 (2012) pp 2345-2348
[2] Zhenyu Wu, Qingze Lin, Xudong Hu, Effect of airflow on performance of splicing fiber underdifferent chamber’s inlet pressure, Advanced Materials Research Vols. 311-313 (2011) pp1835-1839
ARGE DERGİSİ 15
Şekil 10. Tx torkununmukavemet ve görüntü değerlerine göre değişimi
Şekil 11. Ty torkununmukavemet ve görüntü değerler-ine göre değişimi
Şekil 12. Tz torkununmukavemet ve görüntü değerlerine göre değişimi
MAKALE I Enerji I
16 www.figes.com.tr
Enerji piyasalarının Tür-kiye’de her anlamda büyü-mesi ile birlikte bu
marketler de tıpkı finansal mar-ketler gibi ileri matematik kulla-nılan iş kollarından biri hâlinegeldi.Naksan Enerji olarak anlık ana-lizlerimizin çoğunu, finansal pi-yasalarda da olduğu gibiMicrosoft Excel üstünde yapıyo-ruz. Her kullanıcının takdir ede-bileceği gibi Excel kalıcıçözümler için uygun bir uygu-lama değil. Dolayısıyla prototipolarak Excel’de hazırladığımızbir uygulamayı kalıcı hâle getir-mek istiyorsak bunun içinMATLAB’i kullanıyoruz.Bu makalede, MATLAB’de ha-zırladığımız çözümlerimizden bazılarını ana hatları ile paylaşa-cağız.
Forward Fiyat KırılımıTürkiye’de, gün öncesi piyasa-larda uzlaşı, saatlik olarak yapılır.Kısacası her saat, ayrı bir ürün ola-rak değerlendirilir. Market yapısı-nın saatlik olması, yapılananalizlerde kullanılan veri mikta-rını önemli ölçüde arttırmaktadır.Fakat saatlik uzlaşı dışında, dahauzun süreli kontratlar hâlinde ger-çekleşen ürünler de mevcuttur.Bu yüzden, elektrik fiyatları ileyaptığımız her işte, saatlik fiyat kı-rılımına ihtiyaç duyuyoruz. Bununiçin, saatlik ürünlerin birbiri ara-sındaki ilişkiyi, tarihi verilere da-yanarak inceleyip, matematikselçıkarımlar yapmamız gerekiyor.MATLAB’in İstatistik ve Data-base eklentisi ile geçmişe dönükbir istatiksel çalışma yapıp, hersaatin gün tipi ortalamasına göre,sabit ve değişken çarpanını bulu-yoruz. Aynı şekilde, gün tiplerininhafta ortalamasına göre ilişkisiniinceliyoruz. Ayların birbiri arasın-daki ilişkiye bakarak uzun dönemkontratları, önce aylık, sonra haf-
talık, sonra günlük; en sonundaise saatlik olarak kırıyoruz.Böyle bir çalışmada son kırılımakadar oluşan değişim, adım adım grafiklerde yer almaktadır(Şekil 1, 2 ve 3):
Santral OptimizasyonuMATLAB’in yüksek veri kapasi-tesini kullandığımız uygulamala-rından biri de Naksan Enerjisantrallerinin optimal çalışma re-jimlerini belirlemektir.Her santral, kendine özgü kısıtlariçinde çalışır. Örnek olarak, gazsantralleri 1 saat içinde devreyegirebilirken, kömür santrallerindebu süre, 4-8 saat arasında değişir.Aynı şekilde, çalışmaya başlayanbu santraller, belirli bir süre çalış-mak zorundadır. Tüm bu kısıtlarıgöz önünde bulundurarak optimalçalışma rejimini belirlemek için,Naksan Enerji olarak, MAT-LAB’de yazdığımız Tseng-Barz al-goritmasını kullanıyoruz.Bu algoritmaların yazılması içinMATLAB’den daha iyi çalışabi-
EnerjiPiyasalarındaMATLAB Etkisi
Naksan Enerji Yunus Emre Termik Santrali (290 MW)
Muammer CİDER [email protected]
Müdür, Analiz Departmanı
Naksan Enerji
ARGE DERGİSİ 17
lecek programlama dilleri olma-sına rağmen, biz analistlerin kolayca öğrenebileceği bir prog-ramlama ortamı olması sebebiile MATLAB, piyasalarda ter-cih edilen bir program oldu.
Müşteri FiyatlamaNaksan Enerji olarak en önemlifaaliyetlerimizden biri de serbesttüketicilere enerji tedarik et-mektir. Tüm Türkiye’de senelikenerji tüketimi, 4500 kWh(aylık ortalama faturası 135 lira)olan müşteriler, dilediklerinde,serbest piyasadan cazip enerjitedarik edebilirler. Müşterininkullanım profiline göre, verilenindirim oranı keskin farklılıkgösterebilir.Daha önce de belirttiğimiz gibi,her saatteki kullanımın takas fiyatı birbirinden farklıdır. Dolayısıyla ucuz saatlerde tüke-timi fazla, pahalı saatlerde azolan müşterilere verilen indi-rim, tarife fiyatının %15’ineulaşabilirken, pahalı saatlerdetüketimi yüksek müşterilere verilen indirim, %1’lerde kala-biliyor.Müşterilerimize fiyat verirken,onların geçmiş tüketim bilgile-rini bilemediğimiz için, müşte-riden tedarik ettiğimiz geçmiştüketim bilgileri ile bir tahminyapmamız gerekiyor. Bunun içintekrar MATLAB’e dönüyoruz.Gelecek için tahmini kullanımprofilini oluştururken gün tipinedikkat ederek geçmiş profilinigeleceğe taşıyoruz.Fiyat kırılımımız ile müşterinintahmini kullanımını birleştire-rek, müşterilerimize bir fiyatoluşturuyoruz. Aynı zamanda,MATLAB’den çıkan sonuçları-mızı, müşteri veri bankamızdasaklayarak takip ediyoruz.Kısacası, MATLAB, şirketimi-zin günlük ve sistem kritik işlerini yürüttüğümüz program-lardan birisi oldu.
Şekil 1. Yıllık fiyattan aylık fiyat grafiği
Şekil 2. Aylık fiyattan günlük fiyat grafiği
Şekil 3. Günlük fiyattan saatlik fiyat grafiği
MAKALE I Cam
18 www.figes.com.tr
A. ÖZETCam imalatında presleme; ergiyikcam (Damla) kalıba düştüktensonra mastörün aşağı doğru hareke-tiyle gerçekleşmektedir. Camın ka-lıptan çıkması için, kalıbın vemastörün ters açıya sahip olması ge-rekmektedir. Ayrıca mastör ya dakalıba gravür işlenerek camın yüze-yinde desen oluşturmak mümkün-dür. Desen, hem iç hem de dışyüzeyde olabilir. Kalıbın alt tara-fında ise şekillenmiş camın kalıptançıkmasını sağlayan müldefon bu-lunmaktadır. Normal şartlar al-tında, kalıp ekipmanlarının hava yada su ile soğutulması gerekir. Bu ça-lışmada, sadece camın kuvvet al-tında şekillenmesi incelenmiştir.Kullanılan yazılım ile kalıp tasarımrevizyonları daha hızlı yapılabilecekve camın yürüme karakteristiği ilepresleme parametreleri bilgisayarortamında görülebilecektir.
B. GİRİŞDünyada birçok sofra camı üreticisi,şekillendirmede soda-kireç kompo-
zisyonunu kullanmaktadır. Buhammadde karışımının içerisinde,yaklaşık %70 silika (SiO2) , %15soda (Na2O), %9 kireç (CaO), %2alümina (Al2O3) ,%3 magnezyumoksit (MgO) ve diğer küçük ölçektebileşenler bulunmaktadır. Herhangibir hammaddede gerçekleşen küçük
değişiklikler, son ürünün kalitesinive camın davranışını etkilemekte-dir. Bu yüzden, harman hassas birşekilde hazırlanıp, ergitme fırınındayaklaşık 1600 °C’de ergimeye bıra-kılmaktadır. Burada bileşenler bir-biri ile kimyasal tepkimeye girip,ergiyerek cam besleme oluğu (fore-
Arif ÇELEBİ
Ür-Ge Mühendisi
LAV
Ramazan ErginSAĞLAM
Ür-Ge Mühendisi
LAV
Bekir EmreUĞURLAR
Ür-Ge Yöneticisi
LAV
Ebubekir BEYAZOĞLU
CFD Proje Mühendisi
FİGES A.Ş.
Resim 1: a) Damlanın kalıba yönlendirilmesi, b) Kendi ağırlığı altında şekil değiştirme, c) Presleme d), Çıkarma (Take-Out)
Camın ANSYSPOLYFLOW 3-D Analizi
ARGE DERGİSİ 19
hearth) yardımıyla şekillendirmemakinelerine yönlendirilmektedir.Son ürünün kalite kontrol aşama-sından geçemeyip tekrar kırık camşeklinde harmana karıştırılması,üretim maliyetlerini arttırmaktadır.Bu kapsamda, sistematik şekilde be-lirlenen şekillendirme parametrele-rinin de son ürünün kalitesine etkisiolacaktır.Damla, yerçekimi etkisi altındakepçe-oluk-saptırıcıdan geçip kalı-bın içerisine düştükten sonra, kendiağırlığı altında şekil değiştirmeyebaşlar. Daha sonra, hidrolik veyapnömatik etki ile hareket edenmastörün, belli toleranslar çerçeve-sinde camı preslemesiyle ürün olu-şur. Pres-üfleme prosesinin aksine,ürünün cidar kalınlığı, kalıp tasa-rımı ve parametreler ölçüsünde ger-çekleşir.Pres prosesinde, hem cam akışı hemde ısı transferi meydana gelir. Ergi-yik cam, ağdalı Newton olmayanakış olarak kabul edilmekte; akış,yerçekimi ve mastör hareketiylegerçekleşmektedir. Kalıp ve mastör,presleme esnasında cam ile aynı sı-caklıkta olmadığından dolayı, camile çevresi arasında ısı transferi ger-çekleşmektedir. Camda meydanagelen sıcaklık değişimleri, camınakışını etkilemekte olup bunun se-bebi ise viskozitenin sıcaklığa bağlıolmasıdır. Yalnız bu çalışmada, sı-caklıkla değişen viskozite dikkatealınmamıştır.Ergiyik cam, nümerik çözümlemedesıkıştırılamaz Newton tipi akış ola-rak varsayıldığında, ilgili Navier-Stokes ve Süreklilik denklemleri,ilerleyen bölümlerdeki gibi olmak-tadır:
B.1.Navier-Stokes Denklemleri:
B.1.1
B.2.Süreklilik Denklemleri:
B.2.1
Akışın sıkıştırılamaz olduğu durum-larda, p (yoğunluk) sabit olup, za-mana bağlı türevi sıfır olacaktır.
B.2.2
B.3.Vogel-Tammann-Fulcher(VTF ) Yaklaşımı ile Camın Sıcaklığa Bağlı Değişen ViskozitesiProgramda kullanılan en önemliparametrelerden bir tanesi de dina-mik viskozitedir. Dinamik viskozite,Vogel-Fulcher-Tammann denkle-mine göre değişmektedir. Presle-mede çalışma sıcaklığı olan 1180°C’deki viskozite değeri için:
B.3.1
C. ANSYS POLYFLOW İLE YAPILAN ANALİZAnalizi yapılacak ürün çay tabağıolup, simetrik ve gravürsüz bir ya-pıya sahiptir. Pres prosesinde, üre-timde kullanılan damlanın vesoğutma fırınından çıkan ürünlerinağırlıkları birbirine eşittir.
Resim 2. Üretilen çay tabağının ürünteknik resmi.
Solidworks 2010 Premium x64programında çizilen kalıp, mastörve damla montaj arayüzü, analizehazır hale getirilerek STEP AP210(.step) formatında kaydedilmiştir.Böylece, ANYS Workbench üze-rinde bulunan Design Modeler yar-dımıyla gerekli düzenlemeler(ölçek, birim ve yer değiştirme) ya-pılabilir. Aynı zamanda kalıp(mold) ve mastör (plunger) Solid,Damla (gob) ise tanımlanmıştır.Seçilen birim sisteminin diğer tümprogramlarla uyumlu olması, analizaçısından önem arz etmektedir. Buyüzden metric_cm/g/s sistemi seçil-miştir.Çay tabağı ürünü, eksenlerden si-metrik olduğu için, analiz süresinikısaltmak amacıyla geometrisinin4’te 1’lik kısmı dikkate alınmıştır.Geometri, pozitif eksenler içinde çi-zilmiştir. Mastör –y yönünde -4,14cm/s hızıyla hareket etmektedir.Damlanın tüm mesh elementleritetrahedron olup, 0,2 cm köşe uzun-luklarına sahiptir. Damla hacmindetoplam 8958 adet element bulun-maktadır.
Tablo 1. VTF DenklemKatsayılarıKatsayılarA -2,507B 4185,46T0 259,611
Grafik 1. Sıcaklık-viskozite eğrisi
MAKALE I Cam
20 www.figes.com.tr
Resim 4. Damla hacminin ağ yapısı özellikleri
Resim 3. ANSYS mesh kalıp-mastör-damla geometrisi
ARGE DERGİSİ 21
Cam presleme prosesi, büyük de-formasyonların meydana geldiğibir uygulamadır. Özellikle bu uy-gulamada, başlangıçtaki mesh ya-pısı, sonraki zaman adımlarındameydana gelecek şekil değiştirme-lere uygun olmayabilir. Bu yüz-den, ANSYS 15.0 Polyflowarayüzünde bulunan adaptivemeshing yöntemi ile mesh yapısı,ilgili zaman adımı için değiştirile-bilir. Özellikle camın preslenmeesnasında, kalıp veya mastör üze-rinde bulunan küçük geometrikdetayları (ağız cidarı, gravür vb.)yakalayabilmesi için, bu yönteminkesinlikle kullanılması gerekmek-tedir. Bu yöntemi hacmin gere-ken yerlerinde kullanmak,hesaplama zamanını olumluyönde azaltmaktadır. Mümkünolduğunca optimum bir çalışmageometrisi oluşturulmuştur.Damla, tam merkez noktada ola-cak şekilde küresel yapıya sahip,mastöre ve kalıba birer noktadantemas etmektedir. Yerçekimi, buanalizde ihmal edilmiştir.
D. SONUÇLARCamın özellikleri ve çalışma pa-rametreleri programa girilerekanaliz sonuçlanmıştır. Geomet-rimiz eksenlerden simetrik oldu-ğundan dolayı, XY ve YZeksenlerinde bulunan yüzeylersimetri ekseni kabul edilip, nor-mal yönde gelen kuvvetler ihmaledilmiştir. Ayrıca presleme esna-sında tahmini %1 ila %5 hacimkaybı, adaptive mesh uygulama-sından dolayı beklenmektedir.Hacim kaybını asgariye indir-mek için, arayüzde bulunan Vo-
lume Conversation aktif hale ge-tirilmiştir. Damlanın 4’te 1’likkısmını çizmemize rağmen (2-Dveya 3-D olabilir) POLYFLOWotomatik olarak tam hacmi be-lirleyebilmektedir.Resim 7’de gösterilen serbestyüzey, hem normal hem de te-ğetsel yönden gelen kuvvetleremaruz kalacaktır. Kalıba ve mas-töre temas eden yüzeylerde kay-mama sınır şartı, slippingcoefficient değerine 109 verile-rek sağlanmıştır.
Presleme esnasında toplamgeçen süre bir (1) saniyedir.Mastörün aşağı yönlü hareke-tiyle ağ yapısı değişmeye başla-mış, meshlerin sıklığı ve formuyakalamak adına sayısı giderekartmıştır. Ek olarak AdaptiveMesh komutuyla ağ yapısınınşekil ve büyüklüğünde farklılık-lar olmuştur.Resim 9’da en önemli noktalar-dan bir tanesi, kırmızı bölgeninbasıncının yaklaşık 22 bar’a eşitolduğudur. Normal şartlar al-
Resim 5. Damla teknik resmi
Tablo 2. Camın ÖzellikleriParametre Değer BirimViskozite 1100 Poise (1180°C)
Yoğunluk 2,5 cm³Yerçekimi Yok -Atalet Kuvvetleri Var -
Resim 6. Polyflow ile hacmin kontrolü.
MAKALE I Cam
tında, bu ürün için presleme ba-sıncı yaklaşık 40-42 bar ara-sında değişmektedir. Eğeranalizi non-isotermal yani vis-koziteyi sıcaklığa bağlı kabul et-seydik, hem analiz süresiuzayacak hem de basınç dağılı-mında farklılıklar meydana ge-
Tablo 3. Listing ViewerZaman BilgisiTime information:CPU time : 16588.4 sec.Elapsed time : 17020.0 sec.
Resim 7. ANSYS Polyflowserbest yüzey gösterimi.
Resim 9. Son zaman adımında ürün üzerindeki basınç kontürleri.
22 www.figes.com.tr
lecektir. İzotermal presleme,yaklaşık 4 saat sürmüştür.Eğer sıcaklık ile ilgili parametre-ler aktif hale getirilirse dahadoğru sonuçlar elde edilebilir.Bu çalışmalarla beraber kalıp ta-sarımında yapılan revizyonlarındenemesi bilgisayar ortamındayapılabilir. Örnek verirsek; pres-leme aşamasında camın yuka-rıya doğru hareketinde yaşananzorluğu engellemek için, pres-leme açısı değiştirilip, imalat ya-pılan makinede denenmektedir.
Yapılacak simülasyonlarla bir-likte işçilik, enerji, maliyet vezamandan tasarruf sağlanacaktır.
BilgisayarÖzellikleri
n Intel Core i7-3630QM CPU @2.40 GHz 4 Core
n 8 GB RAM n Windows 7 Professional
64 bit n ANSYS V15.0
Semboller: Hız vektörleri: Yoğunluk: cisim kuvvetleri
(Yerçekimi): Toplam gerilme
tensörleri: Dinamik viskozite
(Pa.s): Cam kompozisyonuna
bağlı katsayı: Cam kompozisyonuna
bağlı katsayı: Kompozisyona bağlı
referans sıcaklık değeri (°C)
Referanslar[1] G. Dusserre, F. Schmidt,
G. Dour, G. Bernhart,Thermo-mechanical stressesin cast steel dies during glass pressing process, Journalof Materials ProcessingTechnology 1 62–163 (2005) 484–491
[2] Pavel Hrma, Arrhenius model for high-temperatureglass-viscosity with a constantpre-exponential factor, Journal of Non-CrystallineSolids 354 (2008) 1962–1968
[3] Carol Elizabeth Humphreys,Mathematical Modelling ofGlass Flow during a PressingOperation, October 91
[4] Chiang C. Mei, LectureNotes on Fluid Dynamics(1.63J/2.21J), February 6, 2007
[5] S.W. Rienstra and T.D.Chandra, Analytical approximations to the viscousglass-flow problem in themould-plunger pressing process,including an investigation ofboundary conditions, Journalof Engineering Mathematics39: 241–259, 2001.
ARGE DERGİSİ 23
Resim 8. 0,1 s, 0,6 s ve 1 s zaman adımlarında ürün vekalıpların görünümü.
Resim 10. CFD-Post hacim kontrolü
MAKALE I Otomotiv
24 www.figes.com.tr
Sibel VELİOĞ[email protected]
Noise and Vibration Specialist
Türk Traktör ve Ziraat Makinaları A.Ş.,
Gazi, ANKARA
Atayıl [email protected]
NVH Supervisor
Türk Traktör ve Ziraat
Makinaları A.Ş., Gazi, ANKARA
Murat [email protected]
New Product Engineering
Group ManagerTürk Traktör ve
Ziraat Makinaları A.Ş.,Gazi, ANKARA
Menderes [email protected]
Noise and Vibration
TechnicianTürk Traktör ve
Ziraat Makinaları A.Ş.,Gazi, ANKARA
ABSTRACTThis paper deals with the testing techniques of “ex-haust noise contribution to the driver ear” in agricul-tural tractors. First method used was named as“infinite muffler application method” in this study.Infinite muffler is a special type of muffler, which hasa considerably bigger volume than current muffler.Exhaust noise was attenuated by using infinite muffleron the exhaust system. Driver ear noise with and wit-hout infinite muffler situations were considered forexhaust noise contribution. Second method used wasnamed as “Exhaust TPA (Transfer Path Analysis)method”. Main noise sources which were engine andfan were eliminated with this method. After mainnoise source elimination, exhaust orifice noise con-tribution was significant at driver ear. Then high fre-quency sound source used in exhaust orifice to detectexhaust orifice noise reduction by using microphonesat exhaust orifice and driver ear level. Exhaust noisecontribution was found subtracting exhaust orificenoise reduction from exhaust orifice noise. Finally, ex-haust noise on the driver ear was compared with totaldriver ear noise.
Key words: Infinite muffler application, exhausttransfer path analysis, source killing technique, driver ear noise
1. INTRODUCTIONNowadays, tractor manufacturers are increasing thescope of development activities to meet user de-mands. OEMs offer many options and competitionleads to improved product quality. In time, customerexpectations increase due to this competition sincethey can compare products easily from different ma-nufacturer resources. Customers prefer tractors ha-ving features such as low price, low fuelconsumption, powerful vehicle dynamics besidesbetter noise and vibration performance. Therefore,during product development, noise and vibrationtargets which are determined by benchmarks mustbe set accordingly and achieved. Developments interms of noise and vibration will be a powerful mar-keting aspect. Customers in various markets aremore sensitive to vibrations and noise. Therefore, adevelopment program should address these expecta-tions in order to remain competitive. (1)
European regulations state that the sound pressurelevel (SPL) must be equal to or less than 86 dB (A)with respect to regulations (2009/76/AT). When thenumber of working hours of a tractor driver is consi-dered, even this SPL is very high. System level noisecontributions such as fan, engine, air conditioning,gears, exhaust system, etc. should be detected at the
Exhaust Noise Investigations for
Agricultural Tractors
driver ear noise to make any improvement on thetotal noise. This study comprises developed methodsto find exhaust noise contribution to the driver earnoise. Tests were performed previously on homologa-tion condition in accordance 2009/76/AT. Also ex-haust noise contribution was determined at wholeengine speed on 2+2 gear range for part throttle con-dition.
2. EXHAUST SYSTEMSIn an internal combustion engine, the engine is thenoise source and the exhaust pipe is the main trans-mitter of noise to the atmosphere. Mufflers are oftenused to reduce the engine noise radiated from the ex-haust pipe. (2) The entire system conveys burnt gasesfrom the engine and includes one or more exhaustpipes. On the overall system design, the exhaust gasflows through below paths in that working:n Cylinder head and exhaust manifoldn A turbocharger to increase engine powern A muffler to reduce noisen Pipe (3)
Exhaust pipes are used as vertical and horizontal ontractors. In that working, both types of exhaust pipeare used.
3. NOISE CONTRIBUTIONTESTS BY USING SUBSYTEMMASKINGThe acoustic properties of a product play an increa-singly important influence on the customer’s buyingdecisions. The noise generation by a combustion en-gine is typically efficiently reduced by the exhaustsystem. (4) For enhanced noise engineering, noise so-urce identification is a major issue. AutomotiveOEM’s and their suppliers need to assess the entireamount of vehicle noise emission. The masking tech-nique is one of the different engineering methods thatcan be used to gain more insight into the contributionof different vehicle subsystems to the overall driverear noise level. The technique consists in testing a ve-hicle on the track, on which potential noise sources,such as powertrain, exhaust, tailpipe and tires are mo-dified or insulated.
ARGE DERGİSİ 25
MAKALE I Otomotiv
26 www.figes.com.tr
By comparing data sets with or without masking, en-gineers gain insights in the relative noise contributionof each subsystem to the total driver noise level. (5)In that working exhaust, fan and engine noise sourceswere masked.
4. EXHAUST NOISE CONTRIBUTION TEST METHODES Different methods were used to identify exhaust noisecontribution to the driver ear noise level for platformand cabin tractors. “Infinite muffler method” was usedfor platform tractor and “exhaust TPA method” wasused for cabin tractor. Both methods can be used forplatform and cabin tractors.
4.1. Infinite Muffler Application Methodfor Platform TractorsInfinite muffler application is a method that used formasking exhaust system noise. Infinite muffler shouldbe ~10 times larger than current muffler.Tests were performed on platform tractor with hori-zontal exhaust given in the Figure 1.
Measurement equipment is consisted of below;n 2 items PCB 378B02 ½” condenser microphone
(50mV/Pa)n IFM 0550xx tacho proben LMS Scadas Mobile 5-slot main frame (40 channel)n Infinite Mufflern Exhaust Orifice Microphone Bracket The measurement software used in the data acquisi-tion is LMS Testlab Desktop, Signature Testing Ad-vanced module.Firstly, exhaust orifice microphone was placed at 25cm away from orifice center point with 45 degreesangle to measure noise. (Figure 2) Other microphoneis placed on the right side driver ear level. (Figure3)First data set was taken at this situation to detect base
noise level in accordance 2009/76/AT regulation.Tractor was driven at 2500 rpm, 4WD and 7.5 km/hconditions.
Secondly, infinite muffler applied to the exhaustsystem. (Figure 3) Second data set was taken at thissituation in accordance 2009/76/AT regulation. Trac-tor was driven at 2500 rpm, 4WD and 7.5 km/h con-ditions.
Test results are shown in the Figures 4, 5, 6 and 7.Figure 1. NO Step1 Platform Tractor with F5C Engine and Horizontal Exhaust
Figure 2. Exhaust Orifice Bracket Application
Figure 4. Muffler Orifice Noise Comparison of Base and InfiniteMuffler Situations (Stationary_2500rpm)(Vertical scale is 2 dB(A))
Figure3. Infinite Muffler Application on the Tractor
Exhaust orifice noise decreased 5dB(A) when infinitemuffler is implemented to the exhaust orifice at sta-tionary condition on 2500rpm. This measurementwas done to control muffler working.
Noise contribution of the exhaust system to the driverear noise on homologation condition and whole enginespeed at 2+2 gear range are insignificant. (Figures 5, 6, 7)
4.2. Exhaust TPA (Transfer Path Analysis)Test Method for Cabin TractorsTransfer path analysis is a methodology which is usedfor identifying the critical paths and sources whichmake up the total sound pressure level. TPA methods
are used to find structural and air-borne noise contri-bution to the driver ear overall noise level. In thatworking, exhaust system air-borne noise contributionwas observed. Tests were performed on platform tractor given in theFigure 8.
Measurement equipment is consisted of below;n 2 items PCB 378B02 ½” condenser microphone
(50mV/Pa)n IFM 0550xx tacho proben LMS Scadas Mobile 5-slot main frame (40 channel) n Exhaust Orifice Microphone Bracket n B&K high frequency sound source (HFSS)The measurement software used in the data acquisi-tion is LMS Testlab Desktop, Signature Testing Ad-vanced module.To find exhaust noise contribution below tests wereperformed;l Exhaust Orifice Radiated Noisel Exhaust Orifice Noise Reduction (EONR)During exhaust orifice radiated noise measurementsall other dominant sources such as engine and coolingfan has to be killed (source killing technique)
Exhaust Orifice Radiated Noise:Exhaust orifice microphone is placed at 25 cm awayfrom orifice center point with 45 degrees angle tomeasure noise. Measured the radiated noise from theexhaust orifice in the operating condition (900-2500rpm run-up)
Exhaust Orifice Noise Reduction Measurement (EONR):To measure the EONR, B&K high frequency soundsource (HFSS) is used. To calculate the EONR, therequired data are:
ARGE DERGİSİ 27
Figure 5. Driver Ear Noise Overall Level Comparison of Base and Infinite Muffler Situations on Homologation Condition. (Vertical scale is 2 dB(A))
Figure 7. Driver Ear Noise 1/3 Octave Band Comparison of Baseand Infinite Muffler Situations on Homologation Condition. (Verti-cal scale is 5 dB(A))
Figure 6. Driver Ear Noise Overall Level Comparison of Base and Infinite Muffler Situations on Part Throttle Condition(2+2 gear range).
Figure 8. TD110 Cabin Tractor with NEF Engine and Vertical Exhaust
MAKALE I Otomotiv
28 www.figes.com.tr
l Sound pressure level measurement from the driverear location while the HFSS is located at the exhaust orifice point.
l Sound pressure level measurement at the pointclose the HFSS orifice, where exhaust orifice radiated noise is measured at part throttle, 4WD condition. (Figure 11)
The difference of HFSS microphone from the driverleft ear in each 1/3 octave band yields the EONR value.
5. CALCULATION OF INTE-RIOR NOISE CONTRIBUTIONFROM EXHAUST ORIFICESubtraction of the measured exhaust orifice radiatednoise from the exhaust orifice noise reduction yieldsFigure 10. Exhaust Orifice Microphone Placement
Figure 11. Exhaust Orifice Noise on Part Throttle Condition (Vertical scale is 2 dB(A))
Figure 9. Engine Noise Source Killing
the exhaust orifice air-borne noise contribution. (Figure 14)As seen from Figure 14, exhaust noise is too low ac-cording to total driver ear noise.
6. CONCLUSIONSExhaust system noise is considered in the mainnoise sources contributing driver ear noise on thetractors. This paper showed exhaust noise contri-bution to the driver ear noise for proper improve-ment of the tractor exhaust system. Two differentmethods, which are “infinite muffler application”and “exhaust TPA”, were developed. Tests wereperformed by masking the noise sources of exhaust,fan and engine for platform and cabin tractors.Noise contribution of the exhaust system on ho-mologation condition and at 2+2 gear range andwhole engine speed are insignificant for both plat-form and cabin tractors.
References[1] V. Sibel, D. Mert, T. Okan, 2013.
Interior noise analysis and prediction of a tractor cabin with emphasis on correlationswith experimental data.
[2] B. S. Srihadra, 1994Review of theoretical and experimental aspects of acoustical modeling of engine exhaust systems
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Exhaust_system[4] J. Michael, B. Dominik, W. Nico-Philipp,
and G. Lothar, 2010Simulative and experimental investigations on pressure-induced structural vibrations of a rear muffler
[5] Technical info issued by Siemens PLM Software.Noise contribution analysis by means of subsystem masking_tcm1224-220982
ARGE DERGİSİ 29
Figure 12. HFSS Placement on the Exhaust Orifice
Figure 13. HFSS microphone and driver left ear in each 1/3 octave band noise level (Part Throttle, 4WD driving conditions) (Vertical scale is 10 dB(A))
Figure 14. Exhaust Noise Contribution to the Overall Level(Vertical scale is 10 dB(A))
MAKALE I Denizcilik
30 www.figes.com.tr
Gemi ve açık deniz yapılarının dizayn süreç-lerinde, denizcilik hesapları önemli bir yeresahiptir. Bir gemi veya yüzer bir yapının
dalgalar içerisindeki performansı, denizcilik krite-riyle belirlenmektedir. Örneğin, bir gemi ne kadardenizciyse, dalga koşullarından o kadar az etkilene-cektir. Yolcu gemilerinde ihtiyaç duyulduğu gibigemi hareket ve ivmelerinin yolcu konforunu etki-lemeyecek mertebelerde olması, doğrudan geminindenizcilik performansıyla ilgilidir. Askeri gemileriçinse gemi hareketleri, üzerlerindeki silah ve dona-nımların istenen performansta çalışabilmesi açısın-dan önem kazanmaktadır. Petrol platformları veyüzer aktarım istasyonları gibi sabitlenmiş yapılaraait bağlama sistemlerinin dizaynı, yapının istenilenkonumda kalmasını ve aktif çalışma süresini doğru-dan belirleyen temel unsurlardandır. Ayrıca, sabit-lenmiş bir yapıya bağlanarak operasyon yapangeminin hareketleri ve bağlama sistemi (bağlantıelemanları ve bağlama noktaları) incelenirken, yapıve geminin denizcilik karakteristikleriyle birliktebağlama sisteminin yapısal özellikleri de eş zamanlıolarak incelenmelidir.ANSYS AQWA; yüzer veya sabitlenmiş açık denizyapıları, yüzer depolama, üretim ve boşaltım sistem-leri (FPSO), yarı batık platformlar, geri ayaklı plat-formlar (TLP), gemiler, yenilenebilir enerji
sistemleri ve dalga kıran dizaynlarında; dalga, rüzgârve akıntının yapıya olan hidrodinamik etkileri vebu etkilerden dolayı yapının vereceği tepkileri (ha-reketleri) hesaplama kabiliyeti olan bir mühendislikyazılımıdır. 3 boyutlu panel metot ve potansiyelteori tabanında geliştirilmiş olan yazılımda, çözümyapılan akışkan, ideal olarak kabul edilmektedir.Platformlar ve diğer açık deniz yapılarında kullanı-lan ince, silindirik elemanlardan oluşan dizaynlarınhidrodinamik analizleri içinse Morrison elemanlarıkullanılarak çözümler sunulmaktadır.ANSYS, AQWA kullanıcılarına, hem çekirdekprogramları hem de Workbench ortamı üzerindençözüm sunmaktadır. AQWA çekirdek programları,Şekil 1’de sunulmaktadır.
BurakTunç ÇEKİRDEKÇİ
Yapısal AnalizMühendisi, FİGES A.Ş
ANSYS AQWA ile Gemi ve Açık Deniz Yapıları Dizaynına Yönelik Hidrodinamik Çözümler
Şekil 1. AQWA Çekirdek Programları
Bu çekirdek programlarla ilgili bilgiler aşağıda ve-rilmiştir:• AGS (AQWA Graphical Interface):
Hidrodinamik modelin oluşturulabildiği ve analiz sonrası kuvvet, hareket, kesme kuvveti ve eğilme momentine ait eğrilerin çizdirilip yapı üzerindeki basınç dağılımının incelenebildiği grafik ara yüzüdür (Şekil 2).
• AQWA-Line: Lineer dalga kuvveti ve bu kuvvet altında yapı hareketleri için 3 boyutlu kırınım (diffraction) / yayılım (radiation) problemininçözümünün ve hidrostatik analizlerin yapıldığımodüldür.
• AQWA-Librium: Yapının denge konumu ve kuvvet dengesininhesaplanarak dinamik stabilite analizinin yapıldığı modüldür.
• AQWA-Fer: Düzensiz dalgalar altında yapı hareketleri ve bağlama sistemleri üzerinde oluşan reaksiyonkuvvetleri için spektral analizler bu modül ileyapılabilmektedir.
• AQWA-Naut: Düzenli veya düzensiz dalgalar içerisinde, dalga frekansına eşit yapı hareketlerinin ve bağlama sistemi üzerindeki kuvvetlerin zamanuzayında hesaplandığı modüldür.
• AQWA-Drift: Düzensiz dalgalar içerisinde, dalga ve sürüklenme frekansına eşit yapı hareketlerininve bağlama sistemi üzerindeki kuvvetlerinzaman uzayında hesaplandığı modüldür.
AQWA-Line modülü içerisinde, frekans uzayındayapılan hidrodinamik analizler sonucunda ıslak yüzey üzerinde oluşan dinamik basınçlar,ANSYS Mechanical modüllerine aktarılabilmek-tedir.
AQWA ve Workbench2005 yılında ANSYS bünyesine katılan AQWA,Workbench ortamında, “Hydrodynamic Diffrac-tion” ve “Hydrodynamic Time Response” isimlerialtında kullanıcılara sunulmaktadır (Şekil 3).
Şekil 3. “Hydrodynamic Diffraction” ve “Hydrodynamic Time Re-sponse” Modülleri
“Hydrodynamic Diffraction” modülünde gerçekleş-tirilen hesaplamalarda, lineer teori kullanılarak fre-kans uzayında çözümler yapılmaktadır. Bu çözümlerneticesinde, düzenli dalgalar içerisindeki yapı hare-ketleri (RAO eğrileri), ıslak yüzey üzerinde hesap-lanan hidrodinamik basınçlar ve dalga yükü altındayapı üzerinde oluşan kesme kuvveti / eğilme mo-menti değerleri elde edilebilmektedir.“Hydrodynamic Time Response” modülünde ise li-neer veya non-lineer çevresel yükler altında, zamanuzayında çözümler yapılmaktadır. Bu kısımda:n Düzenli, düzensiz veya zaman bağlı dalga
kuvvetleri ve dalga spektrumların Düzenli veya profile dayalı akıntı ve
rüzgâr yüklerin Demirleme sistemleriyle bir veya birden çok
yapının hareketleri ven Bağlantı elemanları üzerinde oluşan yükler
hesaplanabilmektedir.
ANSYS AQWA’nın YetenekleriANSYS AQWA’nın yetenekleri şöyle sıralanabilir:n Morison elemanlarını da içeren kırınım
ve yayılım kuvvetlerinin hesabı,n RAO eğrilerinin hesaplanması,n Dalga kaynaklı kesme kuvveti ve eğilme
momentlerinin hesaplanması,n Hareket ve basınçların ANSYS ortamına
aktarılabilmesi (Şekil 4),n Çoklu yapıların birbirleriyle olan bağlanma
ve etkileşimleriyle hidrodinamik analizler (Şekil 5),
n Düzensiz dalgalarla zaman uzayında çözümler,n Spektral dalga profiliyle zaman uzayında
çözümler,n Zamana bağlı hareketlerin hesaplanması
(Şekil 6),n Bağlama sistemlerinin analiz ve
dizaynı (Şekil 7),n Bağlantı ekipmanlarını da içeren stabilite
hesabı,n Kablo dinamiğiyle birlikte analiz imkânı
(Şekil 8),
ARGE DERGİSİ 31
Şekil 2. AGS (AQWAGraphical Interface)
MAKALE I Denizcilik
32 www.figes.com.tr
Şekil 4. Hareket ve basınçların ANSYS ortamına aktarılabilmesi
Şekil 5. Çoklu yapıların birbirleriyle olan bağlanma ve etkileşimleriyle hidrodinamik analizler
Şekil 6. Zamana bağlı hareketlerin hesaplanması
n Şamandıralarla birlikte kablo dinamiği hesapları ve
n Gergi ayaklı platformların (TLP) bağlantı hesapları (Şekil 9).
Kullanılan bağlantı elemanları şöyle listelenebilir:n Lineer elastik kablon Ara palangalarn Çok parçalı katinerilern Quasi-statik ya da dinamik
katinerilern Sabit gergili kablolarn Sabit veya yüzer tutucular Bağlama noktaları olarak iki veya daha fazla yapınınbirbirleri arasında veya zemine bağlantıları için:n Tamamen sabit,n Mafsallı,n Universal ven Ball bağlantı araçları kullanılabilir. Bağlantı araçları için rijitlik; sönüm ve sürtünmedeğerleri tanımlanabilmektedir.
Bir Uygulama: DTMB 5415Formlu Bir Geminin Hidrodinamik AnaliziBu çalışmada, ana boyutları ve jirasyon yarıçaplarıTablo 1’de verilen, DDG51 tip muharip sınıf birgemi formu temel alınarak geliştirilen DTMB 5415formlu bir gemiye ait deneysel sonuçlar (INSEAN)ile ANSYS-AQWA kullanılarak yapılan analiz so-nuçları karşılaştırılmaktadır [2]. Deneylerde, Fr = 0ve Fr = 0,41 için dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma ha-reketleri ve bu hareketler esnasında, geminin kıç,orta ve baş bölgelerinden dikey ivmeler ölçülmüş-tür. ANSYS-AQWA analizleri ise “hydrodynamicdiffraction” modülünde yapılmıştır. Dikey ivmeler,analizler sonucunda elde edile RAO’lardan hesap-lanmıştır.
ARGE DERGİSİ 33
Şekil 7. Bağlama sistemlerinin analiz ve dizaynı
Şekil 8. Kablo dinamiğiyle birlikte analiz imkânı
Şekil 9. Gergi ayaklı platformların (TLP) bağlantı hesapları
MAKALE I Denizcilik
34 www.figes.com.tr
Analizler için hazırlanan hidrodinamik model(Şekil 10), 1978 elemandan oluşmaktadır. Su hat-tının altında kalan eleman (diffracted element) sa-yısı ise 1198’dir.Fr = 0 için dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareket-lerine ait deneysel ve ANSY AQWA analiz sonuç-ları, Şekil 11 ve Şekil 12’de sunulmaktadır.Fr = 0 durumunda geminin orta, kıç ve baş kısım-larında ölçülen ve hesaplanan dikey ivmeler sıra-sıyla Şekil 13, Şekil 14 ve Şekil 15’tesunulmaktadır.Fr = 0,41 için dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hare-ketlerine ait deneysel ve ANSY AQWA analiz so-nuçları Şekil 16 ve Şekil 17’de sunulmaktadır.Fr = 0 durumunda, geminin orta, kıç ve baş kısım-larında ölçülen ve hesaplanan dikey ivmeler, sıra-sıyla Şekil 18, Şekil 19 ve Şekil 20’desunulmaktadır.
Şekil 10. ANSY AQWA Panel Modeli
Tablo 1. Modele ait ana boyutlar ve jirasyon yarıçapları
Scale = 24,830
LBP = 5,719 m
LWL = 5,726 m
B = 0,768 m
T = 0,248 m
V = 0,554 m3
CM = 0,821
LCG length = -0,026 from midship (+ fwd) m
kXX, 0,25*LBP = 1,293 m
kYY, 0,25*LBP = 1,293 m
ARGE DERGİSİ 35
Şekil 11. Dalıp-Çıkma Hareketi (Fr = 0)
Şekil 12. Baş-Kıç Vurma Hareketi (Fr = 0)
Şekil 13. Gemi Orta Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0)
Şekil 14. Gemi Baş Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0)
Şekil 15. Gemi Kıç Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0)
Şekil 16. Dalıp-Çıkma Hareketi (Fr = 0,41)
Şekil 17. Baş-Kıç Vurma Hareketi (Fr = 0,41)
Şekil 18. Gemi Orta Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0,41)
Şekil 19. Gemi Baş Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0,41)
Şekil 20. Gemi Kıç Bölgesi Dikey İvmeler (Fr = 0,41)
MAKALE I Denizcilik
36 www.figes.com.tr
SonuçFr = 0 ve Fr = 0,41 için deneysel ve ANSYS AQWAanalizine ait dalıp-çıkma ve baş-kıç vurma hareket-lerine ait sonuçlarda, tatmin edici bir uyum sağlan-mıştır. Dikey ivmelere ait analiz sonuçlarıyladeneysel sonuçlar arasında da benzer eğilimler yaka-lanmıştır. AQWA analizlerinde, ilerleme hızı olarakFr < 0,3 koşulunun takip edilmesi tavsiye edilmek-tedir [1]. Fr = 0,41 koşulunda, hareket ve ivme so-nuçlarında görülen sapmaların, yüksek Froudesayısından kaynaklandığı düşünülmektedir.
TeşekkürİTÜ Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimleri Fakültesi öğretim üyelerinden Prof. Dr. Kadir SARIÖZ’e,uygulama çalışmasındaki değerli katkılarından dolayı çok teşekkür ederim.
Referanslar[1] ANSYS, 2013, AQWA Theory Manual.[2] Çekirdekçi, Burak T., 2015, CFD Applications
for Seakeeping Calculations of Floating Bodies
