Istanbul Technical University
Ulusal Üniversitelerarası Açık Erişim Sistemi - İstanbul Teknik ÜniversitesiNot a member yet
67356 research outputs found
Sort by
Performance analysis of supersonic air intakes in ramjet powered missiles
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025In the prepared thesis study, supersonic air intake performance analysis was performed in ramjet engine missiles. In air-breathing engines, the air required for combustion must be delivered to the combustion chamber at certain pressures and flow rates. Some engines require air intakes to provide this condition. Especially if aviation engines are considered, turbojet, turbofan, turboprop, ramjet and scramjet engines require air intakes to regulate the flow. Parameters such as the speed, flight altitude and position on the missile are limiting for their shapes and sizes. For example, since civil aviation aircraft fly at subsonic speeds, they have different geometry than the air intakes used in ramjet engine aircraft. Ramjet engine missile have convergent divergent air intakes due to their supersonic flight. The convergent divergent structure reduces the supersonic flow to subsonic speeds. There is no turbine after the combustion chamber in ramjet engines. Combustion occurs at subsonic speeds. The flow after the combustion chamber passes through the convergent divergent nozzle and provides thrust at supersonic speeds. Ramjet air intakes generally operate in the 1-5 Mach range. Flows of Mach 5 and above are considered hypersonic. Scramjet engines are generally used in hypersonic missiles. Ramjets can be axially symmetric or rectangular in shape. In this study, validation studies, parametric analysis and performance analyses were performed for an air flow with a quadrilateral structure. The parameters that determine the performance in air intakes are mass flow recovery, pressure recovery and stability. The required mass flow and pressure for an air breathing engine must be provided with stable flow. If the required flow and pressure are not provided, the engine may shut down. This situation is of vital importance for the aircraft. In this study, the parameters affecting air intake performance were determined. These parameters are compression ratio, valve closure ratio, ramp angle and number, speed and altitude, diffuser angle and bleed geometry. Ramp angles reduce the flow to the sound speed level by creating oblique shocks. The normal shock occurring in the throat region reduces the flow to subsonic speeds. The angled diffuser ramp located in the subsonic speed region reduces the speed and increases the pressure with its expanding structure. Bleed is the opening that tries to increase the performance by providing air discharge to the atmosphere in the air inlet line in ramjets. Bleed structures can be in different sizes and positions. The bleed structure is usually located close to the throat as it tries to keep the normal shock in the throat. While causing a loss of flow, it provides total pressure recovery by keeping the normal shock in the throat. The condition where the normal shock is right in the throat is accepted as the critical condition. In the condition called subcritical, the normal shock approaches the entrance to the air inlet and this situation can go as far as buzzing. The buzzing event can be accepted as the situation where sufficient mass flow is not taken into the air inlet or the flow does not fill the air inlet. Another situation is the supercritical condition. In the supercritical condition, the normal shock approaches the diffuser region. This situation also causes a loss in total pressure as in the subcritical condition. The compression ratio determines the lower limit of the air inlet cruising speed. The air inlet should be in the self-starting region in the cruising speed operating range. The self-starting region is determined by the Kantrowitz curve. Ramjet engine missile should be released into the atmosphere in the cruising speed range or they can start working after being brought to the operating speed with different thrust systems. Ramp angles can be determined by oblique shock equations. The shock angle and post-shock flow parameter ratios can be defined by oblique shock equations. In this study, it is aimed to reveal the air intake performance analysis and parametric effects by performing CFD (Computational Fluid Dynamics) analyses with the determined geometry. With CFD analyses, predictions can be obtained about the air inlet performance to be designed. The fact that it is difficult to access supersonic wind tunnels or that they can be costly to use also directs CFD methods. CFD analyses can also be run to extract critical conditions for cost-effective tests. This study aims to contribute to the literature with a 2D CFD model. First of all, the CFD model created was validated by taking the tests included in the verification study as reference. In this model, the analysis was accepted as 2D steady flow. Different solution networks and different turbulence models were used during validation. Mesh independence analysis was performed with 8 different meshes with the number of elements ranging from 78000 to 504000. In the turbulence sensitivity analysis, solutions were made with k-ω SST, k-epsilon and Spalart-Allmaras models. RANS solution was used in the analyses. The scheme was solved as coupled while discretization was performed in the 2nd order. The analyses were continued with the k-ω SST model, which was the most compatible with the validation test data. The k-ω SST model gave successful results in modeling the low boundary layer thickness and the experienced shock structures at high speeds. The shock angles and post-shock velocities obtained in the 2D CFD model were compared with the analytical calculation and similar results were obtained. The missile speed of 2.5 Mach was accepted as the validation case. The mass flow recovery and total pressure recovery curve in the test data were used for validation. In addition, time-dependent analyses were solved in order to determine whether the flow would be accepted as steady flow. Solutions were obtained at 10 ms intervals and it was seen that the flow reached the steady flow form at the end of 40 ms. Similar results were seen when the analyses were repeated at 3 different vane closure ratios. In the analyses performed, when bleed was added to the air intake, the total pressure recovery increased while the flow rate was lost. While the bleed provides air flow to the atmosphere, it tries to keep the normal shock in the throat. In high closure ratios, in the absence of bleed, high back pressure pushes the normal shock to the air intake intake and causes buzzing, while the bleed structure pulls the normal shock to the throat, causing a loss of flow rate. Therefore, high pressure recovery values can be achieved without buzzing. The flight envelope determined for the designed air intake is in the range of 2.5-3.5 Mach. Self-starting speed is 1.72 Mach. Performance analysis was performed at different speeds. Mass flow recovery increases at high speeds. High total pressure values were defined for high speeds in the wind tunnel tests in the verification study. However, the total pressure values in front of the air intake valve did not change much. The highest total pressure values were seen at the 3 Mach condition. Cowl Lip angle, defined as the third ramp angle and determining the air intake compression ratio, was solved parametrically and the analysis results were examined. The compression ratio determines the self-starting speed. According to the analysis results, as the cowl angle increases, the mass flow recovery and pressure recovery decrease since the intake area decreases. However, if the cowl angle decreases too much, the compression ratio increases and the area ratio decreases. The decrease in the area ratio may cause exit from the self-starting region. Finally, the analyses were solved with the k-ω SST model with the assumption of steady flow in 3D. Validation conditions were also provided in the 3D model. However, 2D analyses were continued due to their lower cost and compatibility with mass flow recovery, total pressure recovery and oblique shock analytical calculations. If the entire study is evaluated, it has been determined that flow regime prediction can be made with 2D CFD analyses in rectangular air intakes and cost-effective solutions can be found.Hazırlanan tez çalışmasında ramjet motorlu füzelerde ses üstü hava alığı performans analizi yapılmıştır. Hava soluyan motorlarda, yanma için gerekli havanın belirli basınç ve debilerde yanma odasına iletilmesi gerekmektedir. Bazı motorlar bu koşulu sağlamak için hava alığına ihtiyaç duyar. Özellikle havacılık motorları ele alınacak olursa turbojet, turbofan, turboprop, ramjet ve scramjet motorlar, akışın düzenlenmesi için hava alıklarına ihtiyaç duymaktadır. Motorların seyir hızı, uçuş irtifası, hava aracı üzerindeki konumu gibi parametreler şekilleri ve boyutları için sınırlayıcı olmaktadır. Örneğin sivil havacılık uçaklarının ses altı hızlarda uçması sebebiyle, ramjet motorlu hava araçlarında kullanılan hava alıklarından farklı geometriye sahiptir. Ramjet motorlu hava araçları ses üstü uçması sebebiyle yakınsak ıraksak hava alığına sahiptir. Yakınsak ıraksak yapı ses üstü akışı ses altı hızlara düşürür. Ramjet motorlarda yanma odası sonrası türbin bulunmaz. Yanma ses altı hızlarda gerçekleşir. Yanma odası sonrası akış, yakınsak ıraksak lüleden geçerek ses üstü hızlarda itki sağlar. Ramjet hava alıkları genellikle 1-5 Mach aralığında çalışır. 5Mach ve üzeri akışlar hipersonik kabul edilmektedir. Scramjet motorlar genellikle hipersonik hava araçlarında kullanılmaktadır. Şekil itibariyle ramjet hava alıkları, eksenel simetrik ya da dörtgensel yapıda olabilir. Bu çalışmada dörtgensel yapıda olan bir hava alığı için validasyon çalışması, parametrik analiz ve performans analizleri yapılmıştır. Hava alıklarında performansı belirleyen parametreler kütlesel debi kazanımı, basınç kazanımı, kararlılık olarak karşımıza çıkmaktadır. Hava soluyan motor için gerekli kütlesel debi ve basınç, kararlı akış ile sağlanmalıdır. Gerekli debi ve basıncın sağlanmaması durumunda motorda susma olayı gerçekleşebilir. Bu durum hava aracı için hayati önem arz etmektedir. Bu çalışmada hava alığı performansını etkileyen parametreler tespit edilmiştir. Bu parametreler, alanlar oranı, vana kapalılık oranı, rampa açısı ve adeti, seyir hızı ve irtifası, difüzör açısı ve bleed geometrisi bulunma durumudur. Rampa açıları eğik şoklar meydana getirerek akışı ses hızı seviyesine düşürür. Boğaz bölgesinde meydana gelen normal şok ile akış ses altı hızlara düşer. Ses altı hız bölgesinde bulunan açılı difüzör rampası, genişleyen yapısı ile hızı azaltır ve statik basıncı arttırır. Bleed, ramjetlerde hava alığı hattı içerisinde atmosfere hava tahliyesi sağlayarak performansı arttırmaya çalışan açıklıktır. Bleed yapıları farklı boyutlarda ve konumlarda olabilirler. Bleed yapısı genellikle normal şoku boğazda tutmaya çalıştığı için boğaza yakın yerde bulunmaktadır. Debi kaybına neden olurken normal şoku boğazda tutarak toplam basınç kazancı sağlar. Normal şokun tam boğazda olduğu koşul kritik koşul olarak kabul edilmektedir. Subkritik olarak adlandırılan koşulda normal şok hava alığa girişine yaklaşır ve bu durum buzzing olayına kadar gidebilir. Buzzing olayı hava alığı içerisine yeterli kütlesel debinin alınmadığı veya akışın hava alığı içine dolmadığı durum olarak kabul edilebilir. Bir diğer durum ise süperkritik durumdur. Süperkritik durumda normal şok difüzör bölgesine yaklaşmaktadır. Bu durum subkritik durumda olduğu gibi toplam basınçta kayba sebebiyet vermektedir. Alanlar oranı, hava alığı seyir hızı alt limitini belirlemektedir. Hava alığı seyir hızı çalışma aralığında kendiliğinden başlatma bölgesinde olmalıdır. Kendiliğinde başlatma bölgesi Kantrowitz eğrisi ile tayin edilmektedir. Ramjet motorlu hava araçları seyir hızı aralığında atmosfere bırakılmalıdır veya operasyon hızına farklı itki sistemleri ile getirildikten sonra çalışmaya başlayabilirler. Rampa açıları eğik şok denklemleri ile belirlenebilir. Eğik şok denklemleri ile şok açısı ve şok sonrası akış parametrelerinin oranları tanımlanabilmektedir. Bu çalışmada, belirlenen geometri ile HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizleri yapılarak hava alığı performans analizi ve parametrik etkilerinin ortaya konması hedeflenmiştir. HAD analizleri ile tasarlanacak hava alığı performansı hakkında öngörü elde edilebilmektedir. Ses üstü rüzgar tünellerine erişimin zor olabilmesi veya kullanımının maliyetli olabilmesi HAD yöntemlerine ayrıca yöneltmektedir. Maliyet etkin testler yapılabilmesi için kritik koşulları çıkarmak amacıyla da HAD analizleri koşturulabilir. Bu çalışma ile 2B HAD modeli oluşturularak literatüre katkıda bulunulması amaçlanmıştır. Öncelikle oluşturulan HAD modeli doğrulama çalışmasında yer alan testler, referans alınarak valide edilmiştir. Bu modelde analiz, 2B daimi akış olarak kabul edilmiştir. Validasyon yapılırken farklı çözüm ağları ve farklı türbülans modelleri kullanılmıştır. Çözüm ağından bağımsızlık analizi sayısı 78 bin ile 589 bin elemana sahip farklı çözüm ağları ile gerçekleştirilmiştir. Türbülans hassasiyeti analizinde k-ω SST, k epsilon ve Spalart-Allmaras modelleri ile çözümler yapılmıştır. Analizlerde RANS çözümü kullanılmıştır. Ayrıklaştırma 2.mertebeden gerçekleştirilirken şema coupled olarak çözülmüştür. Referans test verisiyle en çok uyuşan k-ω SST modeli ile analizlere devam edilmiştir. k-ω SST modeli yüksek hızlarda düşük sınır tabaka kalınlığı ve yaşanan şok yapılarını modellemede başarılı sonuçlar vermiştir. 2B HAD modelinde çıkan şok açıları ve şok sonrası hızlar analitik hesap ile kıyaslanmış ve yakın sonuçlar elde edilmiştir. Validasyon durumu olarak HA hızının 2.5 Mach olduğu durum kabul edilmiştir. Doğrulama için test verisindeki kütlesel debi kazanımı ve toplam basınç kazanımı eğrisi kullanılmıştır. Ayrıca akışın daimi akış kabul edilip edilmeyeceğini tespit etmek amacıyla zamana bağlı analizler gerçekleştirilmiştir. 10 ms aralıklarla çözümler elde edilmiş olup akışın 40 ms sonunda daimi akış formuna ulaştığı görülmüştür. Analizler 3 farklı kapalılık oranında yinelendiğinde benzer sonuçlar görülmüştür. Yapılan analizlerde hava alığına bleed eklenmesi durumunda debi kaybı yaşanırken toplam basınç kazanımı artmaktadır. Bleed atmosfere hava akışı sağlarken normal şoku boğazda tutmaya çalışmaktadır. Yüksek kapalılık oranlarında bleed olmaması koşulunda yüksek ters basınç normal şoku hava alığı girişine iterek buzzing durumuna sebebiyet verirken bleed yapısı, normal şoku debi kaybına neden olarak boğaza çekmektedir. Bu nedenle buzzing meydana gelmeden yüksek basınç kazanım değerleri sağlanabilmektedir. Tasarlanan hava alığı için belirlenen uçuş zarfı 2.5-3.5 Mach aralığındadır. Kendiliğinden başlatma hızı 1.72 Mach'tır. Farklı hızlarda performans analizi yapılmıştır. Yüksek hızlarda debi kazanımı artmaktadır. Doğrulama çalışmasındaki rüzgâr tüneli testlerinde yüksek hızlar için yüksek toplam basınç değerleri tanımlanmıştır. Fakat hava alığı vana önündeki toplam basınç değerleri çok fazla değişmemiştir. En yüksek toplam basınç değerleri 3 Mach koşulunda görülmüştür. 3.Rampa açısı olarak tanımlanan ve hava alığı alanlar oranını belirleyen Cowl Lip açısı parametrik olarak çözdürülmüş ve analiz sonuçları incelenmiştir. Alanlar oranı kendiliğinden başlatma hızını belirlemektedir. Analiz sonuçlarına göre cowl açısı arttıkça giriş alanı azaldığından kütlesel debi kazanımı ve basınç kazanımı azalmaktadır. Fakat cowl açısının fazla azalması durumunda sıkıştırma oranı artar, alanlar oranı azalır. Alanlar oranın azalması kendiliğinden başlatma bölgesinden çıkılmasına sebebiyet verebilir. Son olarak analizler 3B olarak daimi akış kabulü ile k-ω SST modeli ile çözülmüştür. 3B modelde de validasyon şartları sağlanmıştır. Fakat model maliyetinin daha düşük olması, modelin kütlesel debi kazanımı, toplam basınç kazanımı ve eğik şok analitik hesapları ile uyuşması sebebiyle 2B analizlerle devam edilmiştir. Tüm çalışma değerlendirilecek olursa dörtgensel hava alıklarında 2B HAD analizleri ile akış rejimi öngörüsünde bulunulabileceği ve maliyet etkin çözümler sunulabileceği tespit edilmiştir.Yüksek Lisan
Boya adsorpsiyonu için yüksek iç faz emülsiyonlari ile hidrofilik adsorbentlerin hazirlanmasi ve adsorpsiyon özellikleri
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025Water pollution is one of the most major problems for a sustainable life. Especially dyes, which are one of the biggest sources of wastewater, also pollute the environment significantly. The large amounts of dyes produced in industries into water resources causes this problem to arise, for example, about 7 × 107 tons of synthetic dyes were produced. At this point, especially textile industries use about 10,000 tons of dyes per year, causing the dye solution to leach into water sources. Another negative impact of wastewater resulting from the dye solution is that discharging as wastewater into aquatic environments poses serious ecotoxicological threats on living organisms. Besides fish, other aquatic organisms such as microalgae are also adversely affected by dye wastes, the consumption of these can cause human health problems such as cramps, fever and hypertension. Methylene Blue is a cationic dye widely used in various textile fabrics and its chemical structure contains aromatic amines, potentially causing carcinogenic, toxic effects and non-biodegradable can cause a serious threat to human health. In the view of ecological effect, it decreases oxygen solubility, affects the photosynthetic activity of aquatic life, and decreases the diversity inhibits the synthesis of chlorophyll after dye exposure and reduces photosynthetic rate and consequently the photosynthetic activity of aquatic life. That is why, the removal of methylene blue is essential to the removal of methylene blue is essential to reduce impacts on the environment and living organisms. Adsorption is a suitable method for the removal of dye particles in waste materials. The fact that the structure of the adsorbent has a decisive role on the progress of adsorption makes the synthesis method of adsorbent important. One of the method production of adsorbent is high internal phase emulsion composed of external and internal phase forming 74 % or more of emulsion, which is a versatile technique based on adjusting pore volume, pore size and distribution. In this thesis, crosslinked highly porous volume polymers were prepared with a high internal phase emulsion method (HIPE). Polymerization of the external aqueous phase composed of monomers with 80% organic internal phase gave a flexible and elastic monolith polyHIPE structure and after extraction of internal phase then powdered. The presence of sulfonic groups in the monomer structure provided no longer need of modification steps and enabled loading of high functionality on pore structures. To evaluate the methylene blue adsorption on based polyhipe adsorbents, a variety of parameters were used to detect its effect on adsorption capacity. As as result of all adsorption experiments, the maximum adsorption capacity of the adsorbent was, found as 1483 mg/g for methylene blue, pseudo second order kinetic and langmuir isotherm were obtained more convenient compared to pseudo first order kinetic and freundlich isotherm.M.Sc
Comparison of optimization methods for load frequency control in a two-area power system integrated with renewable energy systems
No full textTez (Yüksek Lisans)-- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Günümüzde kaynakların kısıtlılığına dair artan farkındalık ve sürdürebilirlik endişelerinin yükselmesi, kaynakların verimli kullanılmasını öncelik haline getirmiştir. Bu nedenle, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı izole şebekelerde ve enterkonnekte güç sistemlerinde artış göstermektedir. Ancak bu artış güç sistemleri üzerine ek karmaşıklık getirmekte ve modern güç sistemlerinin kararlılığını ve güvenilirliğini sağlamada önemli zorluklar ortaya koymaktadır. Bu karmaşıklığın başlıca nedenlerinden biri, yenilenebilir enerji kaynaklarının sürekli olmayan yapısıdır. Bu durum güç üretiminde ani güç değişimlerine yol açabilmektedir. Bu dalgalanmalar, yük ve üretim arasında uyumsuzluklara ve ardından frekans sapmalarına neden olabilir. Bu dengesizliklerin üstesinden gelmede, yük frekans kontrolü önemli bir rol oynar. Yük frekans kontrolü için öncelikle matematiksel modellerden faydalanılır. Frekans kontrolü temel olarak, hızlı cevap veren birincil kontrol ve birincil kontrol kaynaklı oluşan kararlı durum hatasını ortadan kaldırmayı hedefleyen ikincil kontrolden oluşmaktadır. Ayrıca sistem modellenirken, hız regülatörü ölü bandı ve üretim oranı kısıtlaması gibi sistemin doğrusal olmayan dinamiklerini dahil etmek, fiziksel kısıtlamaları hesaba katarak, gerçek sistem koşullarını daha doğru bir şekilde yansıtabilir. Meta sezgisel yöntemler, karmaşık sistemler için çözüm üretmede oldukça yararlı oldukları için çok alanlı güç sistemlerinde oransal-integral-türev kontrolörlerin kazanç katsayılarını bulmada yaygın olarak kullanılır. Ayrıca bu katsayılar, sistemin değişen girdilerine karşı daha verimli sonuç elde edebilmek için adaptif olarak değişebilmektedir. Yani sistem değişken durumlara maruz kaldığında kontrolörün katsayıları bu duruma uyarlanabilmektedir. Bu çalışmada, nominal gücün yarısında çalışan iki adet termik enerji santrali alanı yük frekans kontrolü için modellenmiş ve enterkonnekte olarak birbirine bağlanmıştır. Her iki alan oransal-integral-türev kontrolörü ile kontrol edilmektedir. Ardından hız regülatörü ölü bandı ve üretim oranı kısıtlaması gibi lineer olmayan dinamikler modele eklenmiştir. Bir sonraki aşamada ise güç sisteminin birinci alanına rüzgâr enerji sistemi, ikinci alanına güneş enerji sistemi entegre edilmiştir. Rüzgâr enerji sistemi kanat açısı kontrolüne sahiptir. Yük talebinde değişim gibi sistem girdisinde değişikliklere karşı, en iyi frekans cevabını meydana getirecek kontrolör katsayılarını tespit edebilmek için, üç ayrı model için benzetim çalışmaları üzerinde optimizasyon algoritmaları uygulanmıştır. Birinci modelde parçacık sürü optimizasyonu, genetik algoritma ve diferansiyel evrim algoritmaları uygulanmıştır. Uygunluk fonksiyonu olarak hatanın karesinin integrali tercih edilmiştir. Her üç algoritma için popülasyon sayısı 100 alınmış, yineleme sayısı ise 50 alınmıştır. Parçacık sürü optimizasyonu ve diferansiyel evrim algoritmalarının oldukça hızlı bir şekilde minimumlarına yakınsadığı görülmüşken, genetik algoritma, çok işlemli ve yavaş çalışan yapısı nedeniyle geride kalmıştır. Parçacık sürü optimizasyonu ve diferansiyel evrim algoritmasının belirlediği katsayıların birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür. Sistem çıktıları olarak her iki alanın frekans sapmaları ve bağlantı hattı gücünün değişimi incelenmiştir. Frekans değerlerinde ve bağlantı hattı güç değişiminde her üç algoritma birbirine oldukça yakın sonuçlar vermiştir. En iyi sonuçları parçacık sürü optimizasyonu ve diferansiyel evrim vermiştir. Birinci alanın frekans cevabının yerleşme süresi parçacık sürü optimizasyonu ve diferansiyel evrim için 6.3650 saniye iken genetik algoritma için 6.6740 saniyedir. Kararlı durum hatalarında, parçacık sürü optimizasyonu ve diferansiyel evrim 3.7810-6 Hertz sonucunu verirken genetik algoritma 3.8310-6 Hertz sonucunu sağlamıştır. İkinci modelde, sisteme üretim oranı kısıtlaması ve hız regülatörü ölü bandı dinamikleri eklenmiştir. Hız regülatörü ölü bandı ±%0.06 bir aralıkla uygulanmış, üretim oranı kısıtlaması ise türbini, dakikada %10 oranında güç çıkışını değiştirebilecek şekilde ayarlanmıştır. Bu bölümde, birinci bölümde uygulanan üç optimizasyon algoritması ile beraber üç farklı uygunluk fonksiyonu ile kombinasyonlar yapılmıştır. Parçacık sürü optimizasyonu en hızlı şekilde minimum değerine yakınsamıştır. Yerleşme zamanında en düşük değerler, parçacık sürü optimizasyonu ve zaman ağırlıklı hatanın mutlak değerinin integrali uygunluk fonksiyonu ikilisi ile 20.278 saniye olarak elde etmiştir. Tüm kararlı durum hatalarında en düşük değerler genetik algoritma ve zaman ağırlıklı hatanın mutlak değerinin integrali uygulaması sonucu edinilmiştir. Birinci alanın frekansının kararlı durum hatası için bu değer 9.082610-5 Hertz olarak elde edilmiştir. Lineer olmayan dinamiklerin, frekans cevabı üzerindeki etkisi açıkça görülmektedir. Üçüncü benzetim çalışmasında birinci alana rüzgâr enerji sistemi, ikinci alana güneş enerji sistemi modeli eklenmiştir. Rüzgâr enerji sistemi şebekeye bağlı sabit hızlı bir asenkron generatör ve kanat açısı kontrolörüne sahip türbinden oluşmaktadır. Bu model üzerinde yapılan optimizasyon çalışmalarında, daha önceki çalışmalara ilaveten rüzgâr enerji sisteminin kontrolör katsayıları için de arama yapılmıştır. Uygunluk fonksiyonu için zaman ağırlıklı hatanın mutlak değerinin integrali tercih edilmiştir. Uygulama sonucunda en hızlı şekilde minimuma yakınsayan algoritma parçacık sürü optimizasyonu olmuştur. Sistem cevabında rüzgâr enerji sisteminin çıkış gücünün şebeke frekansına oldukça duyarlı olduğu görülmüştür. Genetik algoritma sonuçlarında birinci alanın frekansının yerleşme zamanı 22.7140 saniye ile öne çıkmıştır. Kararlı durum hataları incelendiğinde diferansiyel evrim algoritması diğerlerinden daha iyi sonuç vermektedir. Birinci alanın frekansı için bu değer (-3.6310-5) Hertz olarak elde edilmiştir. Yenilenebilir enerji sisteminin güç sistemi entegre edilmesi ile sistem cevaplarının tepe değerlerinde artma görülmüştür. Dördüncü çalışmada, yenilenebilir enerji sistemi ile entegre iki alanlı güç sisteminin rastgele sistem girdilerine karşı sistem cevaplarında iyileştirme sağlamak amacıyla adaptif bir kontrolör tasarlanmıştır. Bu amaçla gradyan iniş algoritmasından faydalanılmıştır. Bu çalışmada, üçüncü uygulamada en iyi kararlı durum hatası veren diferansiyel evrim sonucu elde edilen katsayılar referans kontrolör katsayıları olarak alınmıştır. Bu katsayıların bir vektörü temsil ettiği varsayılmıştır. Bu çalışmada hata sapma fonksiyonun bu vektöre türevinin bulunması amaçlanmıştır. Bu türevi elde etmek için zincir kuralından faydalanılmıştır. Zincir kuralı ile erişilen türevler, sistem modelinden faydalanılarak ve yapay sinir ağı modeli üretilerek çıkarılmıştır. Yapay sinir ağı modeli olarak Doğrusal Olmayan Otoregresif Dışsal Girdili Model tercih edilmiştir. Sinir ağı modeli, birinci alan ve ikinci alan için ayrı ayrı üretilmiştir. Erişilen asıl türev sonucunun işaretinin tersi, bir öğrenme oranı ile çarpılarak kontrolör katsayılarını güncellemiştir. Sistem cevabı, adaptif kontrolör ve adaptif olmayan diferansiyel evrim kontrolörü arasında kıyaslanmıştır. Buna göre kontrolör katsayılarının 80. saniyeden itibaren dikkate değer değişim kaydettiği ve sistem cevabında 100. saniyeden itibaren gözle görülür iyileşme sağladığı görülmüştür. Birinci alanın frekansının kararlı durum hatası için diferansiyel evrim algoritması (-6.843810-4) Hertz sonucunu verirken, adaptif kontrolör 7.155110-6 Hertz değerini sağlamıştır. Benzer iyileştirmeler diğer parametreler içinde geçerlidir. Bu tez ile iki alanlı bir güç sisteminde frekans kontrolü için çeşitli optimizasyon yöntemleri ve uygunluk fonksiyonları kıyaslanmış. Lineer olmayan dinamiklerin model üzerine etkileri tartışılmıştır. Yenilenebilir enerji sistemlerinin, güç sistemi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Son olarak, değişken durumlara karşı daha iyi sistem cevabı üretebilmek için yapay sinir ağı temelli gradyan iniş yöntemi ile oluşturulan adaptif bir kontrolör tasarlanmış ve sonuçları adaptif olmayan kontrolör ile kıyaslanmıştır.M.Sc
Yenilikçi aralıklı dikiş teknolojisi kullanarak 3D dokumasız yüzeyler için basınç sensörü geliştirilmesi
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025This thesis investigates the development of pressure sensors using a stitch-based production method, focusing on their application in wearable technology and smart textiles. In the face of the disadvantages of traditional solid-state sensors, such as being heavy, rigid, subject to loss of sensitivity over time, and being costly, textile-based sensors stand out with their advantages of lightness, flexibility, body compatibility, and low cost. In this direction, in the introduction section, the working principles of capacitive, piezoelectric, and resistive sensors used in pressure sensing are first mentioned, then their applicability to textile surfaces is discussed by showing sample studies from the literature. As an innovation of the thesis study, it is aimed to apply the "spacer stitching" technique, which prevents fabric compression during sewing and transforms the conductive sewing thread into a sensor element, for the first time in the development of pressure sensors from 3D nonwoven textile structures. In the method and material section, the materials and processes used in the experimental study are explained in detail. While producing the nonwoven surface forming the pressure sensor's structure, it aimed to evaluate the waste natural fibers. The nonwoven surface fabric was produced by blending milkweed (Asclepias syriaca) and polyester (PET) fibers. Milkweed fibers are biodegradable and have a hydrophobic and hollow structure, and a blended web created by mixing them with hollow PET staple fibers. First, a nonwoven web is created by using PET and milkweed fibers, then the web is passed through a double-sided needle-punching machine to improve the strength and other physical performances, and becomes a durable needle-punched nonwoven fabric. The most important innovation of the thesis, the spacer stitching technology, was applied to the created three-layer nonwoven structure to provide conductivity and make it sensitive to pressure. Within the scope of experimental studies, the performance of the developed nonwoven fabrics was evaluated with multi-dimensional tests. All these tests were compared with similar materials reported in the literature and the suitability of the nonwoven layers for sensor application was analyzed. In the results section, the findings of the tests performed and the success of the sensor application are presented in detail. These findings demonstrate that the developed nonwoven structure exhibits excellent insulation properties, providing protection against environmental effects for sensor applications. In the last stage of the thesis, it was verified with a practical circuit demonstration that the developed spacer stitched nonwoven structure fulfills the pressure sensor function. This result shows that the spacer stitching technique can be a reliable sensing method in different textile structures.M.Sc
Geri dönüştürülmüş karbon siyahı takviyeli poliüretanın elektromanyetik kalkanlama ve akustik özellikleri
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2024Polyurethanes are a group of polymers with various forms, that can be easily modified according to their usage area and are widely preferred in the industry. They are materials that can meet the needs of the industry for various application areas thanks to their superior mechanical properties, insulation performance, durability, low density, and easy production capabilities. In recent years, the automotive industry has been transitioning to systems that can operate with more environmentally friendly resources, in line with the sustainability targets accepted by the world and the net zero carbon emission targets accepted by the Paris 2050 agreement. Electric vehicles are designs that most automotive companies put on their agenda and offer in the markets to achieve these determined goals. Still, like every new technology, these technologies have some points that are open to improvement. The goal of increasing the driving range of electric vehicles is one of the main issues open to development. According to research, weight reduction achieved by using materials with lower density but the same properties in cars leads to fuel savings and decreased emission values while also allowing for increased driving range. Studies indicated that every 10% weight reduction in automotive results in 7% automobile fuel savings. One of the main issues discussed is vehicles N.V.H. (Noise, Vibration, Harshness) problem. Due to the operating principles of traditional vehicles, they produce sounds at low and medium frequencies and thus dampen sounds at the same and lower frequencies coming from outside the car. Since electric vehicles do not have a sound source at these frequencies, materials with acoustic barrier properties have become very important in electric vehicle designs so that the sounds originating from the wheels and traffic coming from outside the vehicle do not disrupt the comfort of the drivers. The negative effects that arise with the electrification of vehicles are another problem that is tried to be eliminated with the right material choices. Frequencies produced by electrical devices can interfere with the frequencies of other devices and thus potentially cause loss of function in devices and pave the way for data leakage, which is one of today's biggest problems. Not only the functions of the devices but also exposure to these frequencies for a very long time affects human health physically and psychologically. While materials with electromagnetic shielding properties minimize these effects, they have become another material group used in electric vehicles. These materials eliminate negative effects by damping the frequencies produced by electronic devices, thanks to the conductive metal or carbon-based additives they contain in their structures. Generally, carbon-based additives (Carbon Fiber, Carbon Black, Graphene, Carbon Nanotube, etc.) can be preferred with polymer matrixes instead of metal additives due to their high density and dispersion problems. In this thesis, the study aims to develop a polyurethane material that can be an alternative to the problems mentioned above. The semi-integral skin of the polyurethane material creates a thick surface on the outer layer, providing the low-density material with a transmission loss feature against sound waves while also providing electromagnetic shielding properties thanks to the carbon black it contains. The carbon black used in this study was obtained from ICARBON company and was obtained by pyrolysis of end-of-life automotive tires at 550C for 2 hours under the N2 atmosphere. In the first phase of the study, the electromagnetic performances of semi-integral polyurethane materials containing 2% and 5% recycled carbon black by weight, mixed with standard type mixer, were examined and compared with semi-integral polyurethane material which has 0.5% recycled carbon black by weight which was dispersed with stator type homogenizer reaching high speeds, to understand the importance of dispersion of additives in the polymer matrix. Electromagnetic shielding properties were analyzed by the waveguide method, and by determining the S21 properties of the materials, shielding efficiency in the 12.4-18 GHz Ku band was calculated for each material group. The result pointed out that the electromagnetic properties of the material produced by stator-type homogenizer were better than the other experimental groups. In the second phase of the study, the ratio of 0.5% by weight was constant, and semi-integral polyurethane materials were mixed by stator-type homogenizer with a constant amount of conductive PANI additive with the same process parameters. DSC, TGA, FTIR, mechanical, acoustic, and electromagnetic shielding properties were compared for each sample group.M.Sc
Monitoring debris removal efforts after an earthquake with satellite imagery with deep learning: The Hatay example
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Afetlerden sonra elde edilen uydu görüntüleri, afetin yıkıcı etkilerini somut bir şekilde ortaya koymaktadır. 6 Şubat Kahramanmaraş merkezli depremlerden hemen sonra yayınlanan uydu görüntüleri ve yayımlanan belgelere bakıldığında, en çok hasar alan ilimiz Hatay'dır. Depremin ardından, yıkılan binaların enkazlarının kaldırılma süreci başlamış ve bu süreç saha ekipleri tarafından takip edilmiştir. Hatay'da hasar tespit çalışmalarının tamamlanmasının ardından yapılan enkaz kaldırma ihalesiyle başlayan süreçte, hangi binaların yıkıldığı takip edilmeye başlanmıştır. Yıkık ve acil yıkılacak yapıların enkazlarının kaldırılmasının ardından, rezerv yapı alanları ilan edilmeye başlanmıştır. Enkazlar kaldırıldıktan sonra ayakta kalan yapılardan yola çıkarak rezerv yapı alanlarındaki durum değerlendirilmiş, hangi binalarda riskli yapı tespit işlemi yapılması gerektiği ortaya konmuş ve bu durum kurumlar için bir yol haritası niteliği taşımıştır. Ayakta kalan yapıların takip edilmesi, yeni projelerin tasarımından proje ihale sürecine kadar birçok adımda belirleyici bir rol oynamaktadır. Günümüzde deprem sonrası yıkılan binaların tespiti ve enkaz kaldırma süreci, kamu kuruluşları ve özel sektör tarafından saha ekipleriyle yürütülmektedir. Ancak, bu süreçte insan gücünün yoğun şekilde kullanılması ve zamanın kısıtlı olması, daha hızlı bir çözüm gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır. Uydu görüntüleri ve drone ile elde edilen görüntüler, saha araştırması yapılmadan daha kısa sürede ve daha doğru sonuçlarla bu tespitlerin yapılabilmesini mümkün kılmaktadır. Bu çalışmada, yüksek çözünürlüklü uzaktan algılama görüntüleri, derin öğrenme işlemine tabi tutulmuş ve karşılaştırılarak enkaz kaldırma takibinin bu yöntemle yapılıp yapılamayacağı tartışılmıştır. Son yıllarda uydu görüntüleri, birçok farklı alanda kullanılmakta olup, bu çalışmada da deprem bölgesindeki ayakta kalan binaların tespitinde etkili bir araç olarak kullanılmıştır. Uydu görüntülerinden elde edilen ve rezerv rapı alanları içinde bulunan dört alana ait 2023 ve 2024 tarihli Google Earth görüntüleri, ilk önce sayısallaştırılmıştır. Sayısallaştırılan görüntüler, derin öğrenme modellerinden biri olan ResNet34 ve yapay zeka kullanan Picterra Platformu'na yüklenmiştir. Bu uygulamada, ayakta olduğu bilinen ve farklı spektral özellikler gösteren binaların bulunduğu bölgeler eğitim alanı olarak belirlenmiş ve bu alan içindeki binalar eğitim verisine dahil edilmiştir. Saha tespitlerinden elde edilen ayakta kalan bina verisi ile derin öğrenme uygulamasının çıktısı karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara bakıldığında, girdi ve çıktı verisinin mekânsal çözünürlüğünün aynı olduğu görülmüştür. Dört alanda, iki ayrı tarihteki toplam sekiz uydu görüntüsünün derin öğrenme çıktısı sonucunda üç görüntüde bina sayısı fazla çıkarken, bir tanesinde aynı sayıda yapı tespit edilmiştir. Dört görüntüde ise derin öğrenme çıktısındaki bina sayısı, saha tespitindeki sayıdan daha az olarak görülmüştür. Aynı tarihte yapılan karşılaştırmalarda, eğitim verisine dahil edilmeyen nesnelerin de bina olarak algılandığı ve bitişik nizamlı farklı binaların tek bir yapı gibi tanımlandığı gözlemlenmiştir. Bu durum, modelin iyileştirilmesi ve eğitim veri setinin daha kapsamlı hale getirilmesi gerektiğini göstermektedir.Yüksek Lisan
Monodepth tabanlı otonom araç görüş sistemleri için nesne tespiti ve derinlik algılama
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025This study explores object recognition and distance measurement technologies for autonomous vehicles and addresses advancements in this area. Autonomous vehicles are vehicles capable of perceiving objects in their surroundings and moving safely without human intervention. The progress in these technologies holds the potential to revolutionize mobility, largely driven by the significant role of artificial intelligence in enabling these advancements. Artificial intelligence is considered a fundamental component for autonomous vehicles to perceive environmental conditions and ensure safe travel. Techniques such as deep learning and machine learning allow vehicles to process data collected through cameras, lidars, radars, and other sensors to interpret their surroundings and provide safe responses. The processes of object detection and depth estimation are continually being improved with traditional and AI-based methods.Deep learning models improve object detection and localization capabilities by processing complex image data, thereby enhancing the safety and performance of autonomous vehicles. Autonomous vehicles use various sensors to detect environmental objects and determine distances. These sensors include lidars, radars, cameras, and ultrasonic sensors. Data collected from these sensors are processed to perceive surrounding objects and determine distances from the vehicle. While camera sensors are widely used, distance estimation with single-lens 2D cameras can be challenging. Advancements in artificial intelligence techniques have achieved significant success with 2D camera images. Particularly, these techniques offer alternatives to challenges such as increasing sensor costs and the need for 3D cameras to adapt to various environmental conditions, enhancing the importance of progress in this area. In this study, different artificial neural network models were used for object detection and depth estimation. Optimization efforts were conducted to adapt trained models for real-world applications, and testing on the Nvidia Jetson device was considered a crucial step. The developed application achieved successful results in real-time processing performance, representing a significant advancement in autonomous vehicle technologies. The real-time processing performance of the developed application was determined to be 12 frames per second (FPS). Additionally, the average absolute error value obtained in the object detection and distance estimation areas was measured as 1.51 meters. These values indicate that the application operates quickly and reliably, accurately predicting object locations.M.Sc
Numerical modeling of fluid flow and heat flow in gas hydrate bearing sediments in black sea
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025Gaz hidratlar, suyun (veya buzun) belirli sıcaklık ve basınç koşullarında küçük moleküllerle etkileşime girdiğinde oluşan kristal bileşiklerdir. Birim hacim başına gaz hidratlar yüksek oranda gaz içermektedirler. 1 m3 hidrat, atmosfer basınç ve sıcaklığında, ayrışarak 164 m3 serbest gaz (metan) ve 0.8 m3 su oluşturmaktadır. Gaz hidratların kararlılığını, davranışını ve çevresel etkilerini anlamak bu rezervlerin gelecekteki potansiyel enerji kaynakları olarak değerlendirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Yapılan birçok çalışma, Karadeniz'in gaz hidrat oluşumu için uygun basınç ve sıcaklık koşullarına sahip olduğunu ortaya koymuş ve deniz sedimanlarında gaz hidrat varlığını işaret eden bulgular tespit edilmiştir Bu çalışmada, sonlu hacimler yöntemiyle çalışan ve gaz hidrat alanlarında kullanılabilirliği önceki çalışmalarla kanıtlanmış, bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) programı olan ANSYS Fluent tercih edilmiştir. Sayısal modelleme, Batı Karadeniz'deki Tuna Derin Deniz Yelpazesi'nden alınan sismik yansıma kesidi ve bölgeye ait jeolojik veriler temel alınarak gerçekleştirilmiştir. Referans alınan sismik yansıma kesidi, gaz hidratların olası bir göstergesi olan Tabana Benzeyen Yansıtıcıyı (Bottom Simulating Reflector (BSR)) sismik izi ve akış üzerindeki etkisinin incelenebilmesi amacıyla bir fay zonu içermektedir. Bu tez kapsamında referans sismik kesit modeli kullanılarak, iki farklı senaryo üzerinden gaz hidratların deniz sedimanlarındaki davranışları incelenmiştir. Gaz hidratların serbest gaz (özellikle metan (CH4)) ve yeraltı suyu ile kimyasal etkileşiminin incelendiği ilk modelde, metan gazının yeraltı suyu (H2O) ile reaksiyona girerek CO2 ve H2 üretmesine neden olan kimyasal süreçler ve zamana bağlı bu tepkime elemanlarının kütle oranlarındaki değişimleri simüle edilmiştir. Elde edilen bulgular, tepkime elemanlarının çözünme ve üretim sürelerinin; fay varlığı, deniz tabanı batimetrisi ve deniz sedimanlarındaki başlangıçtaki metan oranı gibi faktörlerden büyük ölçüde etkilendiğini ortaya koymuştur. Gaz hidratların rezerv sedimanlarda çimentolaşmasının çevre sedimanlara etkisini anlamaya yönelik gelişitirilen ikinci modelde, gaz hidratların gözeneklilik değerlerinin ve sedimanların geçirimlilik özelliklerinin, akışkan akışının ve sıcaklık akışının zamana bağlı nasıl değiştirdiği detaylı bir şekilde incelenmiştir. Elde edilen bulgular, akışkan akışı ve sıcaklık akışının; fay varlığına ve sedimanlar arası gözeneklilik ve geçirimlilik farkına bağlı olarak değiştiğini ortaya koymuştur. Her iki modelin sonuçları değerlendirildiğinde, gaz hidratların davranışının hem kimyasal reaksiyon süreçleri hem de fiziksel ortam özellikleri tarafından şekillendiği görülmektedir. Fayların varlığı, deniz tabanı morfolojisi, sedimanların geçirgenlik ve gözeneklilik özellikleri gibi faktörler, gaz hidrat kaynaklı süreçlerin zamansal dağılımını doğrudan etilemektedir. Bu sonuçlar, gaz hidratların potansiyel enerji kaynağı olarak değerlendirilmesi ve çevresel etkilerinin anlaşılması için kritik öneme sahiptir.Yüksek Lisan
Birim kesir toplamları üzerine bazı sonuçlar
No full textThesis (Ph.D.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025A unit fraction is a rational number having in its numerator and any positive integer in its denominator. This thesis is devoted to the investigation of various aspects of sums of unit fractions, a topic that covers a wide range of problems and techniques. An elementary example of such sums is the harmonic numbers. Given a positive integer the harmonic number is defined as We begin by presenting a generalization of the harmonic numbers called the Dedekind harmonic numbers. In order to define them, we take a number field and then consider the sum of reciprocals of norms of ideals of , the ring of integers of this number field , whose norms are bounded by a given positive integer . We first show that these numbers are not integers after a while. Then, we provide this specific upper bound for some quadratic number fields to guarantee that they are non-integer. Furthermore, under the Riemann hypothesis, we obtain the non-integerness of differences of these numbers together with uniform bounds for quadratic number fields and derive an asymptotic result. We then continue with another example of the sums of unit fractions called the hyperharmonic numbers. In his paper, Mez\H o proposed that these numbers are never integers, except for the trivial case , and this conjecture remained unresolved for an extended period. Another question is also asked in the same paper: Can two hyperharmonic numbers of different indices and different orders be equal? A partial answer to a more generalized version of this question is given in this thesis, via a geometric approach with the help of related problems in arithmetic geometry. Afterwards, an analytic approach is followed and we deduce that the differences of distinct hyperharmonic numbers are almost never an integer. For any given prime number , the set denoted by was introduced by Eswarathasan and Levine. This set consists of the indices of the harmonic numbers whose numerators are divisible by this prime in their lowest terms. The size of this set for several prime numbers was calculated by several authors and some upper bounds for a counting function for this set were given. We generalize the set to the generalized harmonic numbers. The generalized harmonic numbers are sums of unit fractions where they have some positive integer power of the positive integers in their denominators. We define the generalizations and of , deduce some finiteness results, provide congruence relations and eventually obtain an upper bound for the counting function for . Moreover, we provide an explicit criterion that implies the finiteness of our set, together with computational results, and then point out the subjects that may reveal more about the finiteness of , by introducing Bernoulli and Euler numbers together with the irregular primes.Ph.D
Fosfor ve bor içeren alev geciktirici rijit poliüretan köpük sentezi ve karakterizasyonu
No full textThesis (M.Sc.) -- Istanbul Technical University, Graduate School, 2025Polyurethane materials were scientifically demonstrated through the polymerisation system between diisocyanate and diols with the discovery of Otto Bayer. Polyurethane materials, which have a wide range of products, are frequently encountered in daily life. The industries it serves are based on flooring, automotive, aerospace, construction-insulation, and CASE industry. Industrial product groups of polyurethane foams consist of flexible and rigid polyurethane foams. This study focuses on rigid polyurethane foam materials. These materials are materials that can easily combust in the ambient atmosphere due to their organic structure as well as the excellent strength feature they have by nature. Flame retardant additives added to the structure are aimed to minimise the effects of the fire scenario. Flame retardant technology is one of the widely researched topics in the literature. The content of flame retardants is very critical when considering the environmental effects after combustion. Toxic chemicals (especially halogen-containing structures) in the flame retardant content during the smoke release after combustion cause adverse effects on human and environmental health. The TDB flame retardant structure synthesized in this study is halogen-free and based on the synergistic effects of phosphorus, nitrogen and boron. TDB was designed as a flame retardant by synthesising THEIC containing triazine-trione ring in two steps by means of esterification reaction of boric acid and DPCP. TDB flame retardant synthesised for use in the formulation of rigid polyurethane foams was loaded at chemical compositions of 5%, 10%, 15% according to polyol. Rigid polyurethane foams prepared by one shot free rise method were blown in moulds for characterisation tests. In addition to the flame retardant properties of flame retardant TDB, the morphological structure, mechanical properties, thermal insulation ability and thermal stability of foam cells were investigated. Flame retardancy profile, LOI and Cone calorimeter tests show that the flame retardancy profile of the foams containing 10% TDB is improved compared to neat RPUF. LOI value reached from 18,8% to 20,8%. It is proved by cone calorimeter test results that the total heat release rate decreases with the effect of TDB content. In this context, in line with the characterisation tests, TDB is considered to be a flame retardant compatible with the structure of RPUF.M.Sc