Sarsıntıyı azaltmak

MR akışkanlara yönelik araştırma projesi Doç. Dr. Hüseyin Kurt, Doç. Dr. Ziyaddin Recebli ve Yrd. Doç. Dr. Engin Gedik tarafından tamamlandı.

Yrd. Doç. Dr. Engin Gedik geliştirdikleri cihaz üzerinde son kontrolleri yapıyor ve MR akışkanın manyetik alan altındaki hareketini izliyor.

"Bu tür sistemler deprem esnasında bina ve köprülerde meydana gelen sarsıntıyı azaltmada etkin bir şekilde kullanılıyor." diyerek başlıyor hocalarımız konuşmamıza. TÜBİTAK projesi olarak fakültemiz bünyesinde gerçekleştirilen ve başarıyla tamamlanmış bir proje hakkında bilgi almak üzere Doç. Dr. Hüseyin Kurt, Doç. Dr. Ziyaddin Recebli ve Yrd. Doç. Dr. Engin Gedik ile buluşuyoruz.

TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı ile; yeni bilgiler üretilmesi, bilimsel yorumların yapılması veya teknolojik problemlerin çözümlenmesi için bilimsel esaslara uygun olan projeler ortaya konması amaçlanıyor. Bu kapsamda desteklenen "MR (Manyeto-Reolojik) Akışkanın Akış Hareketlerine Manyetik ve Elektrik Alan Etkisinin Teorik ve Deneysel Olarak İncelenmesi" başlıklı projenin detaylarını öğrenmeye devam ediyorum.

"Projemize konu olan bu akışkanlar daha çok titreşim sönümlemede kullanılıyor. Örneğin deprem ve şiddetli rüzgarda sallanan köprülerin ayaklarına konan ve MR akışkan içeren damperler, köprüdeki titreşimlerin azaltılmasını sağlıyor. Medikal alandaki protezler, otomobil sektöründeki yolcu güvenlik sistemleri ile debriyaj, fren ve kavrama mekanizmaları ve çamaşır makinası gibi cihazlar bu teknolojinin yaygın kullanım alanlarından. Benzer şekilde, binaların temellerine konulan MR damperler sayesinde depremin etkisinin minimize edilmesi sağlanıyor. Bu tür akışkanlar, manyetik alan altında akışkan özelliklerinde inanılmaz değişim göstermekte ve çok hızlı sürede cevap vermektedirler. Dğer yandan akış özelliklerinin manyetik alanla kontrol edilebilmesi MR akışkanları oldukça çekici kılmaktadır.

Proje yürütücüsü Doç. Dr. Hüseyin Kurt proje hakkında bilgi verirken…

Projemizde MR (Manyeto-Reolojik) akışkanlar üzerinde çalıştık. Bu akışkanların davranışlarını inceledik. MR akışkanlara manyetik alan uygulandığında viskoziteleri artış gösteriyor. Viskozite; akışa karşı gösterilen dirençtir. Örneğin bal ve suyu karşılaştırırsak, balın viskozitesi daha fazladır. Suya göre akıcılığa karşı daha fazla direnç gösterir, daha yavaş akar. Projede kullandığımız MR akışkana manyetik alan uyguladığımızda da viskozitesi artıyor. Viskozitesi arttığında ise basıncı ve hızında değişmeler gerçekleşiyor. Proje kapsamında, manyetik alan altında farklı boyutlarda borulardan geçen bu akışkanın hız ve basınç değişimlerini incelemeyi amaçladık. Bunu sağlamak için elektromanyetik alan oluşturabilecek ve ölçüm değerlerini elde edebileceğimiz bir cihaza ihtiyacımız vardı. Bu cihazı hizmet alımı yoluyla Ankara OSTİM'de yaptırdık. Cihazın tasarımını tamamen kendimiz yaptık. İmalatı ve testleri tamamlandıktan sonra bu cihazı kullanarak deneylerimize başladık. Deneylerde kullandığımız MR akışkanı yurtdışından satın aldık.

MR akışkanın yapısından bahsedersek; bu akışkanın içerisinde mikro boyutlarda demir partikülleri var. Yağ kıvamındaki bir madde. Normal şartlar altında üç farklı viskoziteye ve yoğunluğa sahip numunenin her birinin boru içerisindeki akış davranışını inceledik. Deneylerden elde ettiğimiz değerlere bağlı olarak bu üç farklı numune için akışkanlar mekaniğinde temel akış denklemlerini kullanarak Ansys Fluent yazılım programı yardımıyla nümerik olarak hız ve basınç değerlerini hesapladık.

Proje kapsamında geliştirilen cihaz donanım ve yazılım anlamında pek çok bileşenden oluşuyor.

Geliştirdiğimiz cihaz pek çok bileşenden oluşuyor. Bütün bu sistemi kontrol etmek ve sonuçları değerlendirmek için bir bilgisayar programı yazdık. Cihazımızın çalışma şekli şu şekilde: Üst tarafta bulunan depodaki MR akışkanı pompalar vasıtası ile plastik hortumlar üzerinden silindir borulara gönderiyoruz. Geliştirdiğimiz yazılımı kullanarak üç pompayı tek ya da çoklu olarak çalıştırmak suretiyle akışkanın debisinin değişimini sağlayabiliyoruz. Deneylerimizi 10 mm ve 15 mm çapındaki iki farklı silindirik boruda gerçekleştirdik. Silindirik boruları manyetik alan oluşturabilmek için üzerinde sargılar bulunan N-S kutupları arasına yerleştirdik. Cihaz üzerindeki kontrol ünitesi ile bu sargılara farklı şiddette akımlar vermek suretiyle manyetik alan şiddetini değiştirebiliyoruz. Silindirik boruların üzerine yerleştirdiğimiz gaussmetre vasıtası ile verdiğimiz akıma bağlı olarak ne kadarlık bir manyetik alan şiddeti oluşturduğumuzu gauss cinsinden okuyabiliyoruz ve yine bilgisayara aktarabiliyoruz. Manyetik alan değişimlerine bağlı olarak akışkanın basınç ve hız değerlerinde değişimler meydana geliyor. Basınç değişimlerini, boruların giriş ve çıkışında bulunan basınç ölçerleri kullanarak gözlemledik ve transmitter vasıtası ile bilgisayara aktardık. Akışkanın debisini ise elektronik hassas bir terazi kullanarak hesapladık. Sistemin son aşamasında borular içinden geçen akışkan maddeyi bu terazi üzerine koyduğumuz bir hazneye doldurduk. Birim zamanda bu hazneye akan madde miktarına bağlı olarak hızı hesapladık ve aynı şekilde verileri bilgisayara aktardık.

Tüm deneyler Akışkanlar Mekaniği Laboratuvarında gerçekleştirildi.

Bütün bunlar deneysel çözümler için gerçekleştirilmiş çalışmalardı. Diğer yandan biz problemi numerik olarak da çözdük ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı olan Ansys Fluent'te bir modelleme yaptık. Sonrasında numerik çözümlerle, deneysel çözümleri karşılaştırdık ve sonuçların birbiriyle uyumlu olduğunu gördük. Elde ettiğimiz tüm bu verileri kullanarak ilgili grafikler vasıtasıyla sonuçları irdeledik ve literatürdeki mevcut bilgilerle karşılaştırdık. Ardından bu sonuçları yayınladık. Yaptığımız yayınlardan bazıları şunlar:

Gedik, E., "Silindirik borularda Manyetohidrodinamik akışın deneysel olarak incelenmesi ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile Sayısal Analizi", Doktora Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012.

Gedik, E., Kurt, H., Recebli, Z. Keçebaş, A. "Unsteady flow of two-phase fluid in circular pipes under applied external magnetic and electrical fields", International Journal of Thermal Science, 53 (2012) 156-165.

Gedik, E., Kurt, H. Recebli, Z. Balan, C. "Two-dimensional CFD simulation of magnetorheological fluid between two fixed parallel plates applied external magnetic field" Computers and Fluids, 63 (2012) 128-134.

E.Gedik, H.Kurt, Z.Recebli "CFD Simulation of Magnetohydrodynamic Flow of a Liquid- Metal Galinstan Fluid in Circular Pipes", Fluid Dynamics and Material Processing Vol 9 No:1 pp:23-33 2013.

E. Gedik, H. Kurt, Z. Recebli, "CFD Simulation of Magnetohydrodynamic flow of liquid- metal in circular pipes", Sixth International Conference on Thermal Engineering: Theory and Applications May 29-June 1 2012, Istanbul, Turkey, 1-4.

E. Gedik, H. Kurt, Z. Recebli, "Na22K78 liquid-metal magnetohydrodynamic flow in non-conducting circular pipes", NuRER 2012 – III. International Conference on Nuclear & Renewable Energy Resources, İstanbul, TURKEY, 20-23 May 2012, 1-7.

E. Gedik, H., Kurt, Z., Recebli, "Investigation of Magnetic Field Effect on Steady Laminar Two Phase Fluid Flow", 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 16-18 May 2011, Elazığ, Turkey, 43-45.

Proje ekibimiz temel olarak üç kişiden oluşmaktaydı. Proje yürütücüsü olarak ben (Doç. Dr. Hüseyin Kurt), araştırmacı olarak ise Doç. Dr. Ziyaddin Recebli hocamız görev yaptık. Esasen bu proje şu anda Teknoloji Fakültesi'nde öğretim üyesi olarak çalışan Yrd. Doç. Dr. Engin Gedik hocamızın da doktora çalışmasını oluşturdu. Kendisi o dönemde projemizde bursiyer olarak görev aldı. Bu üç kişi dışında başka üniversitelerden iki ayrı hocamız da projeye danışmanlık yaptılar."

Bunun gibi TÜBİTAK projelerinin sayısının artmasının fakültemizin ve üniversitemizin bilimsel alandaki görünürlüğünü yükselteceğini belirterek teşekkür ediyorum hocalarıma. Başarıyla tamamladıkları ve önemli çıktılar ürettikleri söz konusu projeden dolayı kendilerini kutlayarak yanlarından ayrılıyorum.

(Fotoğraflar: İsmail Rakıp Karaş)


© Başarı Öyküleri Bandı Tasarım ve Programlama: İ. R. Karaş