1-F3-Giris Layout 1 · 2018-12-09 · “Mekatronik ve Sistem Modelleme” ekibimizi tanıtmak istiyorum. Ekibimiz, Dr. Remzi Artar’ın yönetiminde çalışmalarını sürdürmekte;

DERGİDEN

FİGES İLERİ MÜHENDİSLİKVE ARGE TEKNOLOJİLERİDERGİSİ2013-3 / Sayı: 3(Ekim-Kasım-Aralık 2013)

ISSN: 2147-9550

FİGES A.Ş. Adına SahibiYönetim Kurulu Başkanı Dr. Tarık Öğüt

Sorumlu Yazı İşleri MüdürüAli Özgür [email protected]

Yönetim YeriFİGES A.Ş.Ulutek Teknoloji Geliştirme Bölgesi,Uludağ Üniversitesi Görükle Kampüsü,16059 Nilüfer Bursa

Telefon : +90 224 280 8525Faks : +90 224 280 8532

www.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 Yayın

3 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

Değerli Okuyucularımız,Dergimizin 3. sayısını sizlere ulaştırabilmenin mut-luluğunu yaşıyoruz. Bu sayıda, bizlere söyleşi vemakaleleriyle katkıda bulunan ASELSAN MGEOTank Elektro-Optik Sistemleri Program MüdürüHikmet Balcı’ya, Sabancı Üniversitesi Nanotekno-loji Araştırma ve Uygulama Merkezi Direktörü Dr.Volkan Özgüz’e, TAV İnşaat’tan Ahmet Çıtıpıtı-oğlu ve Elif Koru’ya, Alarko-Carrier’dan DidemDeniz Kayabaşı’na ve FİGES’in çok değerli mü-hendislerine, şahsım ve FİGES ARGE Dergisiadına teşekkürlerimizi sunmak istiyorum.

Bilgisayarların işlem hızı olarak güçlenmesi ve paralel olarak da yazılımların ge-lişmesiyle mühendislik süreçlerindeki tasarım aşamalarında bilgisayar kullanımı,ivmelenerek artıyor. Farz edelim ki yeni bir ürün ortaya çıkartılacak. Ürünün ta-sarımı, zaten bilgisayar ortamında 3 boyutlu olarak gerçekleştiriliyor. Ancak ba-şarılı bir ürün ortaya çıkarmak için bu yeterli değil; çünkü ürünün gerçekkoşullardaki davranışını da bilmeniz gerekiyor ki gerekirse ona göre tasarımdadüzeltmeler yapabilesiniz. Klasik yöntemlerde, bunun için ürünün bir prototipiniüretmeniz ve fiziksel testler yapmanız gerekiyor. Bunlar ise zaman alan ve maliyetiarttıran süreçler. Modern yöntemler ise prototip üretmeye gerek kalmadan, test-lerin de bilgisayar ortamında gerçekleştirilebilmesini sağlıyor. Böylece, tabir yerin-deyse ürünü daha “üretmeden”, başarımını bilme şansınız oluyor. Bu konununuygulamasına güzel bir örnek olarak, Alarko-Carrier’dan Didem Deniz Kayaba-şı’nın, sirkülasyon pompası üzerinde yaptığı, gayet dikkat çekici çalışmayı anlatanmakalesini, bu sayımızda okuyabilirsiniz.Ülkemizin, arzu edilen ileri gelişmişlik seviyelerine ulaşabilmesi, ancak mühen-dislik çalışmalarında bu tür modern yöntemlerin kullanımının artmasıyla müm-kün olacaktır diye düşünüyorum. Dergimiz, bu yöndeki çalışmalarınızda sizlerebirazcık da olsa katkıda bulunabiliyorsa ne mutlu bize!Şimdilik hoşçakalın!

Ali Özgür EmekliPazarlama Direktörü

FİGES A.Ş.

1 Dergiden

2 FİGES’ten

4 FİGES ARGE Günleri 2013

6 İzmir Adnan MenderesHavalimanı Yeni İç HatlarTerminali’ne Etkileyen Rüzgâr Yüklerinin CFDMetotlarıyla Belirlenmesi:Havalimanları ANSYS'e Emanet

11 Yüksek Tork veİvmelenme GerektirenHareket Sistemleri içinBenzetim Tabanlı Eyleyici Seçimi

14 SÖYLEŞİ: Hikmet BalcıASELSAN, Elektro-OptikSistemlerde Geleceği,

Bilgisayar DestekliMühendislik ile Yakalayacak

18 Alarko-Carrier yeni tasarlanan pompalarınınkarakteristiklerini CFD analizleriyle belirliyor:Artık Prototipe Gerek Yok

22 SÖYLEŞİ: Volkan ÖZGÜZSabancı Üniversitesi’ninYeniliğe ve SanayiyeAçılan Penceresi: SUNUM

27 Yaklaşan Etkinlikler

20 Standart Bir SincapKafesli Asenkron Motorun, ANSYS Rmxprt ve MaxwellYazılımları ile Analizi:Asenkron Motor Analizi

ARGE DERGİSİ 1

2 www.figes.com.tr

Askeri Elektronik Semineri’nde FİGES’e Yoğun İlgiFİGES, 5-6 Kasım tarihlerinde,ODTÜ Kültür ve Kongre Merkezi’nde düzenlenen 3. AskeriElektronik Semineri’ne, 2 ayrı sunum ve standıyla katıldı. Sunumlarda, FİGES’in Türkiye temsilcisi olduğu MATLAB-Simulink yazılımlarının,elektronik sistemlerdeki gömülü yazılımların geliştirilmesi için sağladığı çözümler anlatıldı.FİGES MATLAB UygulamaMühendisliği Yöneticisi Elektronik Y. Müh. Erman Ürettarafından yapılan sunumlara,50’yi aşkın kişi katılım gösterdi.

AIAC’2013’te GümüşSponsor Olarak Yer AldıkHavacılık ve uzay bilimleri veteknolojileri alanlarında yerli ve yabancı araştırmacıların bilimsel çalışmalarının sunuluptartışıldığı uluslararası bir forumhaline gelen ve bu yıl, 11-13 Eylül tarihlerinde, ODTÜ Kongre ve Kültür Merkezi'nde gerçekleşen 7th Ankara International Aerospace Conference(AIAC’2013) etkinliğine, FİGES, Gümüş Sponsor olarak katılım sağladı.

2. Ulusal EMC KonferansıIşık Üniversitesi Maslak Kampüsü’nde, 9-11 Eylül tarihleriarasında gerçekleştirilen etkinliğeGümüş Sponsor olarak katılanFİGES, stant açtı ve bildiri sunumu gerçekleştirdi.

FİGES’TEN

Değerli Okuyucularımız, Değerli Müşterilerimiz,

D ergimizin ilk iki sayısı ile ilgili almış olduğu-muz olumlu, teşvik edici ve cesaret verici geribildirimler, bizleri çok memnun etti. Bizlere

e-posta, telefon vb. yollar ile ulaşıp görüş ve önerilerini,olumlu yönlerimizi, eksiklerimizi ve geliştirmeye açıkyönlerimizi bildiren herkese, tüm firma ve kurumlaraçok teşekkür ediyorum. Amacımız; dergimizi okuna-bilir, yararlı bilgilerin yer aldığı, farklı sektörlerdeki

ARGE çalışmaları hakkında bilgilendirmenin yapıldığı bir yayın haline getir-mek. Bu amaca yönelik çalışmalarımızı devam ettirmeye kararlıyız. Kendimizigeliştirme yönünde görüş ve önerilerinizi almaktan ve çalışmalarınızı tanıtmayönünde sizlerden destek almaktan gurur duyarız.Dergimizin bu sayısında, hem FİGES bünyesindeki çalışmalardan bazı örneklerhem de farklı sektörlerdeki kurumlarımızın yürütmüş olduğu çalışmalar, yineteknik makale olarak yer alıyor.FİGES olarak, askeri denizcilik sektöründe yürütülen projelerdeki mühendislikçalışmalarımıza devam ediyoruz. Ülkemizin bu alandaki gurur kaynağı olanMİLGEM Projesi ile başlayan çalışmalarımız, devamındaki önemli projelerlesürüyor. Bu alandaki yeteneklerimizi geliştirmeye ve genişletmeye devam edi-yoruz. Gemilerin mukavemet hesaplamalarının yapılması, gemi formu bulun-ması, su altı patlama hesaplamaları gibi ileri mühendislik analizlerinin yanındahava emiş ve egzoz sistemleri tasarımı ve anahtar teslim imalatı konularındaçalışıyoruz. Radar kesit alanı, anten ve radar yerleşimleri, EMI/EMC hesapla-maları gibi elektromanyetik analizler ile ilgili konular da çalışma alanımızıniçinde.Dergimiz aracılığı ile sizlere, bünyemizdeki farklı uzmanlık alanlarından veARGE birimlerinden bilgi vermeye çalışacağımızı bir önceki sayımızda belirtmişve Elektromanyetik Tasarım ve Analizler ekibimizi tanıtmıştım. Bu sayımızda,“Mekatronik ve Sistem Modelleme” ekibimizi tanıtmak istiyorum. Ekibimiz,Dr. Remzi Artar’ın yönetiminde çalışmalarını sürdürmekte; mekatronik sistemtasarımı, anahtar teslim test ve ölçüm sistemleri, hareket kontrol sistemleri, sis-tem modelleme, yazılım geliştirme, tasarım ve prototip imalatı gibi alanlardahizmet veriyor. Savunma, havacılık ve biyomedikal sektörlerinin yanında, oto-motiv sektörü de hedef sektörlerimiz arasında yer alıyor.Son olarak, biyomedikal sektöründeki ARGE faaliyetlerimiz hakkında bilgivermek istiyorum. Bu sektörde, ülkemizin küresel pazarda yenilikçi ve yüksekkatma değerli ürünlerle rekabet edebilir hale gelmesi hedefi ile ARGE çalışma-larımızı sürdürüyoruz. Yerli ürün tasarımından prototip imalatına kadar olansüreçlerde kabiliyetlerimizi geliştiriyoruz. İlgili kamu kuruluşları ve üniversite-lerimizden değerli hocalarımızla ortak projeler geliştiriyoruz. Bu çalışmalarınbir çıktısı olarak TÜBİTAK 1511 destek programına, yakın zamanda bir projebaşvurusunda bulunduk.Geri bildirimleriniz ışığında, yeni sayılarımızı, sizler için daha ilgi çekici hale ge-tirmeye ve aynı zamanda eksiklerimizi tamamlamaya çalışacağız. Dergimizi de-ğerlendirip bize geri bildirimlerinizi iletmeyi sürdürmenizden çok memnunolacağız.Bu sayımızın ve içeriğinin, beklentilerinize cevap vermesi ümidi ile başarılıARGE çalışmaları diliyorum.

Saygılarımla,Dr. Şadi KopuzGenel Müdür

2 www.figes.com.tr

ARGE DERGİSİ 3

TAYSAD YAM01 Sertifika ProgramıFİGES-TAYSAD iş birliğiyle gerçekleştirilen, Yapısal AnalizMühendisi Yetiştirme SertifikaProgramı kapsamındaki eğitimler1-2 Kasım tarihlerinde gerçekleşenilk eğitimle başladı. 6 hafta sürecek program kapsamında,özellikle otomotiv yan sanayi firmaları bünyesinde, nitelikli yapısal analiz mühendisleri yetiştirilmesi hedefleniyor.

FİGES’in Kompozit Malzemeler Alanındaki ÇalışmalarıBu yıl ikincisi düzenlenen UlusalEge Kompozit Malzemeler Sempozyumu kapsamında, 8 Kasım tarihinde, FİGES İzmirYapısal Analizler ve TasarımEkibi Yöneticisi Ercenk Aktay birmakale sunumu gerçekleştirdi.

XVIII. Ulusal Mekanik KongresiFİGES’in sponsorları arasında yeraldığı ve stant açtığı, Teorik veUygulamalı Mekanik Türk MilliKomitesi tarafından iki yılda birdüzenlenen Ulusal Mekanik Kongresi’nin 18’incisi, 26-30Ağustos tarihleri arasında, CelalBayar Üniversitesinde gerçekleşti.

Basında FİGESn EKONEWS Dergisi’nin

Temmuz - Ağustos 2013 sayısındayayımlanan söyleşide, FİGES YönetimKurulu Başkanı Dr. Tarık Öğüt, kritik ürün ve teknoloji geliştirebilmekiçin, öncelikle yeni bir Ar-Ge zihniyetineihtiyaç olduğunu ve şirketlerin üst yönetimlerinin Ar-Ge’nin önemine inanmalarıve bunun gereğini yapmaları gerektiğini belirtti.

n MSI Dergisi’nin Kasım ayında yayınlanan 100. sayısında, FİGES’in denizcilik ve gemi inşa sektöründekiçalışmalarını konualan bir söyleşiyer aldı. FİGES DenizcilikGrubu’ndan Tayfun Gülem veUfuk Küten ile yapılan söyleşide, FİGES’indenizcilik projeleri geçmişi ve vizyonundan bahsedildi.

n MSI Dergisi’nin 100. sayısında, FİGES Yönetim Kurulu Başkanı Dr. Tarık Öğüt’ün derginin 100. sayıya ulaşması konulu tebrik mesajı yayınlandı.100. sayıya ulaşmaları nedeniyle MSI Dergisi ekibinikutluyor, başarılı yayın hayatlarını uzun yıllarsürdürmelerini diliyoruz.

n Metal Makina Dergisi’nin Eylül-Ekim 2013sayısında, FİGES Ankara Mekanik Tasarım veYapısal Analizler Ekibi Yöneticisi Dr. Can Alpdoğan ile yapılan bir söyleşi yayımladı. Söyleşide, Dr. Alpdoğan, FİGES’in mekanik tasarım ve prototip imalatı yeteneklerindenbahsederek, 70 kişilik mühendis kadrosuyla tümsektörlerin hizmetinde olduğunu belirtti.

n MSI Dergisi’nin Ağustos sayısı(Sayı 98)’nda, FİGES AnkaraYapısal Analizler ve TasarımEkibi Yöneticisi Dr. Can Alpdoğan ile yapılan “FİGESKabuk Değiştiriyor” başlıklısöyleşi yayınlandı. Dr. Alpdoğansöyleşide, firmamızın ”MekanikTasarım ve Prototip İmalatı”alanındaki yatırımlarını, savunma sanayisindeki projelerini ve vizyonunu anlattı.

Jasmina Lazic, FİGES’in Konuğu OlduMathWorks İngiltere Ofisi’ndenTürkiye’ye gelen uzman matematikçi Jasmina Lazic,FİGES MATLAB 3. Çeyrek Etkinlikleri kapsamında, İstanbul ve Ankara’da çeşitli organizasyonlara katıldı. Yapılanseminer ve toplantılarda, toplamda200’ü aşkın kişiye hitap eden Lazic;optimizasyon, istatistik ve genelanlamda veri analizi konularındadünya lideri olan MATLAB’ın enyeni özelliklerini, katılımcılara uygulamalı olarak tanıttı.

FİGES, CIAPE Fuarı İçin Çin’deydiFİGES, 13-15 Eylül’de, Pekin, Çin Halk Cumhuriyeti'nde gerçekleştirilenCIAPE fuarı (Uluslararası Otomotiv Ana Sanayi ve Tedarikçi Fuarı)etkinliğine stant açarak katılım sağladı. Odak ülkenin Türkiye olarakbelirlendiği fuar kapsamında “R & I Partnership for OEM’s Between Turkey& China, 2013 China International Automotive Electronic” forumunda,FİGES Yönetim Kurulu Başkanı Dr. Tarık Öğüt konuşmacı olarak yer aldı.

ETKİNLİK

4 www.figes.com.tr

İyi bir üretim üssü olmak rolünü aşarak kendi öztasarımlarıyla kendi markalarını, ürünleriniçıkartarak uluslararası pazarda daha güçlü reka-

bet edebilen bir kimliği hedefleyen Türkiye’nin buamacı doğrultusunda, devletin ARGE ve ÜRGE’yeverdiği desteklerin artmasının sonucunda, fir-malarımız, ARGE-ÜRGE kapsamında artık dahayoğun biçimde tasarım ve mühendislik çalışmalarıyapmaya başlıyorlar. Bu yıl 23. yaş gününü kutlayanFİGES de tam bu aşamada devreye giriyor. FİGES,

75 kişilik mühendislik kadrosu ve 4 büyük şehirdekiofisleriyle Türkiye’de birçok farklı sektörde vealanda ARGE ve ÜRGE hizmetleri veriyor. AncakFİGES’in çalışmalarının bir başka boyutu daha var.FİGES, aynı zamanda, Türkiye’de ARGE ve ÜRGEile ilgilenen kişi ve kurumları bir araya getirenetkinlikleri de yıllardan beri organize eden bir ku-ruluş. Bunların en başında da bu yıl 17’ncisi gerçek-leştirilen, FİGES Bilgisayar Destekli Mühendislikve Sistem Modelleme Konferansı yer alıyor.

FİGES’in, bu yıl 2’ncisi düzenlenen “ARGE Günleri” etkinlikleri, Eylül ayında İzmir ve Bursa’da

gerçekleştirildi. İzmir YüksekTeknoloji Enstitüsü (İYTE) Rektörü Prof. Dr. Mustafa Güden başta olmak üzere, birçok

değerli konuşmacının yer aldığı etkinliklere, 250’yi aşkın kişi katıldı.

FİGES’in bu doğrultudaki etkinliklerinden bir taneside ARGE Günleri. İlki geçen yıl gerçekleştirilen buetkinliklerde, hem FİGES hem de ilgili sektörlerdeARGE-ÜRGE çalışmaları yapan kurum ve kuruluşlar,ARGE ve ileri mühendislik çalışmaları konularındakideneyimlerini paylaşıyorlar. Böylece karşılıklı bilgi vedeneyim alışverişi gerçekleşiyor. Tanışıklıklar ve butanışıklıkların oluşturduğu birlikteliklere ve görevdeş-liklere kapılar açılıyor.Bu doğrultuda, bu yıl Eylülayında, iki farklı günde, İzmir ve Bursa’da gerçekleşenetkinliklerde, ticari firmalar ve üniversiteler olmaküzere, toplamda 14 farklı kurum ve kuruluştan 26 farklıkonuşmacı yer aldı. İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü(İYTE) Rektörü Prof. Dr. Mustafa Güden başta olmaküzere, birçok değerli konuşmacının yer aldığı etkinlik-lere, 250’yi aşkın kişi katıldı.

İzmir ARGE Günü Konuşmacıları:n Prof. Dr. Mustafa GÜDEN, İYTE Rektörün Prof. Dr. Hasan YILDIZ, Ege Üniversitesi

Makine Mühendisliği Bölümün Ahmet KANBOLAT, Genel Müdür,

Olgun Çelik A.Ş.n Ercenk AKTAY, Yapısal Analizler ve Tasarım

Ekibi Yöneticisi, FİGES A.Ş.n Murathan SONER, Arge Direktörü,

Olgun Çelik A.Ş.n Görkem ÖZÇELİK, Arge Müdürü,

Olgun Çelik A.Ş.n Koray SEVİNÇ, Proje ve Uygulama Mühendisi,

FİGES A.Ş

n Can GÜLERYÜZ, Makina Mühendisi, Proje-ARGE, ELTAŞ Transformatör

n Emre SİPAHİ, Mühendislik Müdürü, Maxion Wheels

n Serkan ÖZGİZLER, Proje Şefi, Maxion Wheels

n Anıl ÖZTÜRK, Makina Mühendisi, VESTEL BEYAZ EŞYA A.Ş.

n Deniz DEVECİ, Makina Mühendisi, VESTEL BEYAZ EŞYA A.Ş.

n Doç. Dr. Musa ALCI, Ege ÜniversitesiMühendislik Fakültesi Elektrik-ElektronikMühendisliği Bölümü, Bölüm Başkan Yardımcısı

n Yrd. Doç. Dr. Erkan Zeki ENGİN, Ege Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

n Soner KARAGÜLMEZ, MATLAB Uygulama Mühendisi, FİGES A.Ş.

Bursa ARGE Günü Konuşmacıları:n Prof. Dr. Osman KOPMAZ,

Bursa Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dekanı

n Doç. Dr. Ali Rıza YILDIZ, Bursa Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

n Günay MUTLU, Mühendislik HizmetleriMüdürü, Baykal Makina

n Orhan HAŞAL, Ar-Ge Ürün Geliştirme Şefi,FARBA A.Ş.

n Ersen ARSLAN, Yapısal Analizler ve Mekanik Tasarım Ekip Yöneticisi, FİGES A.Ş.

n Dr. İzzet KARABAY, Çağrılı Programlar Birim Sorumlusu, TÜBİTAK-TEYDEB

n Fatih YALINBAŞ, Genel Müdür, Uludağ Üniversitesi Teknoloji Transfer OfisiHiz. Tic. A.Ş. (U-TTO)

n Metin ADALI, Proje Mühendisi, ERKALIP A.Ş.n Samet ÇALIŞKAN, CAE Yapısal Mühendisi,

FARBA A.Ş.n Ebubekir BEYAZOĞLU, CFD Proje Mühendisi,

FİGES A.Ş.n Ahmet DEMİRKESEN, MATLAB Uygulama

Mühendisi, FİGES A.Ş.

ARGE DERGİSİ 5

İYTE Rektörü Prof.Dr. Mustafa GÜDEN

6 www.figes.com.tr

TAV İnşaat’ın yapı-mını üstlendiği İzmirAdnan Menderes

Yeni İç Hatlar Terminaliprojesi, ilginç mimari yapısıve geniş çatısı ile dikkat çeki-yor. Terminal yapısının, Tür-kiye’de LEED sertifikasınasahip en büyük yapı olmasıda bir diğer önemli nokta. Butarz benzersiz geometridekiyapılar, bir takım teknik ön-lemlerin alınması gereklili-ğini de beraberindegetirebiliyor. Terminalin ya-pısal sisteminin kontrolleri-nin yanı sıra benzersiz dışcephe geometrisi nedeniylecephe kaplamalarına etkiedecek rüzgâr yüklerinin be-lirlenmesi için, TAV İnşaatözel önlemler aldı. Böyle birgeometriye sahip yapınınüzerinde rüzgar yükleri nede-

niyle oluşabilecek basınç dağılımının hesaplanma-sında, ulusal ve uluslararası şartnamelerin sunduğuampirik eşitlikler, yapının geometrisini nedeniyleyetersiz kalmaktadır. Bunun üzerine TAV İnşaat,şartnamelerin kısıtlamalarını aşmak amacıyla hesap-lamalı akışkanlar dinamiği (Computational FluidDynamics / CFD) yöntemlerini kullanarak yapı üze-rindeki akışın simülasyonunu gerçekleştirmeye veyapı kaplamalarına etki eden rüzgâr basıncının be-lirlenmesine karar verdi. Bu doğrultuda, FİGES ta-rafından ANSYS CFX® yazılımı kullanılarak, kritikbir rüzgâr profili altında bina üzerinde oluşacak ba-sınç dağılımı elde edildi.Çalışma başlangıcında, CFD sonuçlarını, mevcut“ASCE 7 Minimum Design Loads For Buildingsand Other Structures” standardında tanımlanmışve terminal yapısına benzetilmiş bir durumla kı-yaslayan bir doğrulama çalışması yapıldı. Doğru-lama için, basitleştirilmiş bir bina geometrisi elealınarak, ANSYS CFX® ile analizler gerçekleş-tirildi. Doğu rüzgârı senaryosuna göre yapılan si-mülasyonlar sonucunda bina üzerindeki basınçdağılımı Şekil 1’de sunulmaktadır. TAV İnşaat,bu bina için ASCE 7 standardında verilen basınç

İzmir Adnan Menderes Havalimanı Yeni İç Hatlar Terminali’ne Etkileyen Rüzgâr Yüklerinin CFD Metotlarıyla Belirlenmesi

Havalimanları ANSYS'e Emanet

Elif KORUİnşaat Mühendisi /

Yapısal TasarımTAV İnşaat A.Ş.

Koray SEVİNÇMakine Mühendisi /

CFD EkibiFİGES A.Ş.

değerleriyle CFD çalışmasının sonucunda eldeedilen basınç değerlerini karşılaştırdı. Bu yollaCFD analiz yöntemiyle elde edilen sonuçların gü-venilir olup olmadığının teyidi sağlanmış oldu.ASCE 7, yapıların yüklerini belirlemek için kulla-nılan bir Amerikan standardıdır. Bu standardın rüz-gâr yüklerine ayrılmış kapsamlı bir bölümü olmasınarağmen, özellikle büyük ve değişken geometrili ya-pılarda, CFD analizleri veya rüzgâr tüneli testleri ya-pılarak binanın rüzgâr yükü dağılımına dair dahadetaylı veriler elde edilmesi gerekmektedir. Aksitakdirde, standartta yer alan tipik belirli geometriler,kısıtlı veriler ve varsayımlarla tasarımı gerçekleştir-mek zorunda kalınmaktadır. Bu standartla ilgili ikiörnek Şekil 2’de sunulmaktadır. Bu ise yüksek basınç

doğuracak durumların gözden kaçmasına yol açabi-lir. Bu nedenle özellikle havalimanları gibi, hem açıkalanda bulunan hem de geniş bir çatı yüzeyine sahipyapılar için, ASCE kodlarının kullanılması yerine,CFD analizi yapılarak daha detaylı ve hassas sonuç-ların elde edilmesi, TAV İnşaat tarafından yapılandeğerlendirme sonucunda,uygun bir yöntem olarakgörüldü.Bu doğrulama çalışmasının amacı, ASCE 7 stan-dardında, geometrisi tanımlı bir yapının CFD so-nuçlarını ASCE sonuçlarıyla karşılaştırarak, CFDsonuçlarının ASCE’ye göre öngörülen yüklerlenasıl kıyaslandığını görmekti. Birbirine dik, doğuve kuzey rüzgâr senaryoları için analizler gerçekleş-tirildi.

ARGE DERGİSİ 7

Şekil 1 – Doğrulama için kullanılan basitgeometri üzerindeki basınç konturları.

Şekil 2–Tonoz çatılar için rüzgâr yükü katsayılarının belirlenmesinde ASCE 7’den bir örnek (Altta).

Duvarlar için rüzgâr yükü katsayılarının belirlenmesinde ASCE 7’den bir örnek. Sol üst köşede göründüğü gibi,

rüzgâr yükü, ana taşıyıcılar için (Main Wind Force ResistingSystem) ve kaplama elemanları için (Components and

Cladding) ayrı metodlarla belirleniyor (Sağda). Bu projedekaplama elemanları, kaplama elemanlarının alanına

(Effective Wind Area) göre hesaplanmıştır.

MAKALE

8 www.figes.com.tr

Sonuçların karşılaştırılmasında, ilgili yüzeylerdekibasınç dağılımlarının histogramlarla incelenmesive kantitatif veriler sağlanarak yorumlanması vekarşılaştırılması kolaylaştırıldı. Bazı bölgelerde as-

gari ve azami basınç değerleri karşılaştırıldığında,farklılıkların oluştuğu gözlemlendi. Tablo 1’e ba-kıldığında ASCE 7 standardı sonuçlarıyla CFD so-nuçlarının uyumu görülebilir. Bu bölgelerincelendiğinde ise özellikle akım ayrılmalarınınoluştuğu bölgelerde, lokal farklılıkların da oluştuğuanlaşıldı. Histogramlar hazırlanırken; ilgili yüzey-lerdeki sayısal ağ hücrelerinin taşıdığı basınç de-ğerleri, hücrelerin sahip olduğu yüzey alanına bağlıolarak ağırlıklı şekilde hesaplandı. Bu hesaplamaiçin MATLAB® yazılımı kullanıldı ve yazılan kısabir kod aracılığıyla histogramlar oluşturuldu. Ça-lışmada hazırlanan örnek bir histogram Şekil 3’desunulmaktadır. Bu deneme çalışmasının sonu-cunda, akım farklılıklarının olduğu bölgeler dışındaana yüzeylerde, verilerin ASCE verilerine göreönemli bir farkı olmadığı belirlendi.CFD simülasyonlarının yapılmasındaki temelneden, iç hatlar terminal yapısının çatı ve cephekaplamalarının tasarımında kullanmak üzere, olu-şacak basınç dağılımlarına duyulan ihtiyaçtı. Basitbina geometrisiyle gerçekleştirilen doğrulama ça-lışmalarının ardından, terminal yapısının gerçekgeometrisi üzerinde çalışmalar yapıldı. Şekil 4’degörüldüğü gibi tüm terminal yapısının 3 boyutlumodeli, analize uygun bir şekilde basitleştirerekhazırlandı. Yapılan simülasyonlarda elde edilenverilerle kaplamalar üzerindeki statik basınç de-ğerleri elde edilerek riskli bölgelerin tespiti ger-çekleştirildi. Şekil 5’de terminal üzerindeki basınçdağılımı görülmektedir. Böylece, yüksek basınç ve

Şekil 3- ASCE koduna göre belirlenen bir bölge üzerinde, ortam iç basıncı eklenmemiş CFD sonuçlarının yüzey alanı ağırlıklı histogramı.

Şekil 4- Havalimanı yapısı için hazırlanan akışkan domaini.

Şekil 5- Havalimanıyapısı üzerindekibasınç dağılımı.

emmealan çatı bölgelerinde gerekli önlemler TAVİnşaat tarafından alındı. Analizler, hem doğu rüzgârıhem de kuzey rüzgârı senaryoları için gerçekleştirildi.Ayrıca daha sonra yapılacak lokal analizler için deveri sağlanmış oldu.Hibrit tip sayısal ağı, ANSYS ICEM CFD® yazılı-mıyla oluşturuldu. Kuzey rüzgârı çalışması için34.000.000, doğu rüzgârı çalışması için ise27.000.000 hücre oluşturuldu. Kuzey rüzgârı çalış-masında 3,30 x 2,15 x 0,30 km3 hacminde ve doğurüzgârında ise 2,20 x 2,40 x 0,30 km3 hacminde akış-kan domaini kullanıldı. Analizlerde, logaritmik rüz-gâr profili, sınır şartı olarak kullanıldı. Analizler,FİGES’in 8 node’lu cluster’ında 2 node kullanılarak,64 çekirdekle koşturuldu.Projenin ikinci aşamasında, tonoz çatısı altındaki içbahçe olarak yer alan fil ayaklarının (Şekil 6) içeri-sindeki ve bu iç bahçeleri örten kubbe geometrisiüzerindeki basınç dağılımının incelenmesi amaçlan-mıştı. Fil ayaklarını kaplayan cam panellere gelenrüzgâr yüklerinin belirlenmesinin yanı sıra iç bahçe-lerde oturan yolcuların mekan dâhilindeki hava ha-reketlerine karşı konforunun da belirlenmesi içinçalışma yürütüldü. Analiz sonuçları, literatürde“pe-destrian comfort” olarak da geçen yaya konforu ve-rileriyle karşılaştırıldı.Havalimanı rüzgâr analizlerindeki sonuçlar kullanı-larak, submodelling metoduyla ilgili bölgelerdeki so-nuçlar alındı. Bunlar, orijinal kubbe geometrisi vefil ayağı için yapılacak analizler için hazırlanan do-mainde sınır koşulu olarak uygulandı ve ANSYSCFX® yazılımıyla çözüm gerçekleştirildi. Kubbe vefil ayağı 3 boyutlu modeli Şekil 7’de sunulmaktadır.

ARGE DERGİSİ 9

Şekil 7 - Modellenen kubbe ve fil ayağı geometrileri ve sayısal ağ yapısı.

Şekil 6 - Havalimanı içerisindeki fil ayaklarından bir görüntü.

MAKALE

10 www.figes.com.tr

İkinci adımda, ANSYS ICEM CFD yazılımı kulla-nılarak hibrit tip sayısal ağ oluşturuldu. Akışkan do-maininin ilk adımdaki analizlere göre küçülmesiylebirlikte, hücre sayısı yakın seviyelerde tutularak birönceki analize göre çözünürlük önemli oranda art-tırıldı ve fil ayakları içerisindeki ve kubbe çevresin-deki akış detaylıca incelendi. Kubbe üzerindekibasınç dağılımı Şekil 8’de sunulmaktadır. Analiz-

lerde, paralel işleme tekniğiyle 64 çekirdek kulla-nıldı.Fil ayakları, taşıyıcı özelliklerinin yanısıra tepele-rinde bulunan kubbe ile aralarında olan açıklık iledış ortama açılıyor. Ayrıca, fil ayaklarının altındaterminal binasına açılan bir kapı bulunuyor. Yayakonforu için yapılan analizler, kapının açıklık ora-nına ve ASCE kodlarına göre TAV İnşaat’tan ve-rilen iç basınç verilerine göre modellendi.Analizler, dört farklı senaryo için gerçekleştirildi:Kapının iki farklı konumu ve bu konumları içindoğu ve kuzey rüzgârı durumları. Kubbe tabanındayaya konfor bölgesindeki hız vektörleri Şekil 9’dasunulmaktadır.

Kaynaklar:[1] American Society of Civil Engineers -

ASCE 07 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures.

[2] Blocken, B., Stathopoulos, T., Carmeliet, J.,Hensen, J., 2010. Application of CFD in building performance simulation for the outdoor environment: an overview, Journalof Building Performance Simulation.

[3] Blocken, B., 2011. Building and Urban Simulations with ANSYS, 2011 ANSYS Regional Conference in Belgium.

[4] Franke, J., Hellsten, A., Schlünzen, H., Carissimo, B., 2007. Best practice guidline for the CFD simulation of the flows in theurban environment, COST.

Şekil 8 - Kubbe üzerindeki basınç konturları.

Şekil 9 - Fil ayağı tabanındakihız vektörleri.

Tablo 1 - Şekil 2'de incelenen bölgeiçin ASCE 7 ve bina iç basıncı (+/-198Pa) eklenmiş CFD sonuçlarınınkarşılaştırması.

ASCE 7 CFD & Bina iç basıncı

Ortalama Basınç [Pa] x -646AzamiBasınç [Pa] x -277Asgari Basınç [Pa] -930 -999

ARGE DERGİSİ 11

MAKALE

Günümüzde Türkiye’de,hem büyük kuruluşlarhem de KOBİ’ler için

ARGE ve ürün geliştirme, enönemli faaliyetler haline gelmiş-tir. Geliştirilen ürünlerin ister-leri karşılayıp karşılamadığınındoğrulanması için testlere ihti-yaç duyulmaktadır. Testin yapıl-masındaki amaç; hem testsonuçlarına göre gerekebilecektasarım değişikliklerini görebil-mek hem de ürünün standart-lara uygun bir şekilde pazarasunulduğundan emin olmaktır.Bazı ürünlerin, çalışma esna-sında yüksek ivmeli hareketleriçermesi sebebi ile bu tarzürünlere yönelik test sistemle-rinin kurulması için gerekenekipmanların tedarik süreci,

özel çalışmalar gerektirebilir.Özellikle savunma sanayisindeyapılan testler göz önüne alın-dığında, aynı anda yüksek torkve ivmelenme gerektiren testsistemlerine ihtiyaç duyulmak-tadır. Kısa sürelerde yüksekhızlara ulaşma gereksinimi, sis-temi tahrik edecek olan moto-run özellikleriyle doğrudanilişkilidir. Buradaki en temelproblem, motor üreticilerininkataloglarında yer alan ürünlerile test isterlerinin sağlanama-masıdır. Bu durumda, özel ima-lat gerektiren motorlar tekseçenek haline gelmektedir.Motor seçimi yapıldıktansonra, MATLAB / Simulink yazılımı ve ilgili araçkutuları ile sistemin gerçeğe

Yüksek Tork ve İvmelenme Gerektiren

Hareket Sistemleri içinBenzetim Tabanlı

Eyleyici Seçimi

Ertan KAYANMakine Yük. Müh.

FİGES A.Ş.

Buse BAYCANKontrol Müh.FİGES A.Ş.

Şekil 1. Örnek sistemin, SimMechanics’te hazırlanmış 3 boyutlu görünüşü.

MAKALE

12 www.figes.com.tr

oldukça yakın bir benzetimiyapılabilir. Burada, sisteminmekanik kısmının modelininkurulmasında SimMechanics;elektriksel kısmının modeli-nin kurulmasında ise SimElectronics veya SimPo-werSystems kullanılır.

Tork ve Güç İhtiyacınınBelirlenmesiBir sistem için motor seçimiyapılmadan önce bilinmesi ge-reken parametrelerden birisi,sistemi tahrik etmek için gere-ken tork değeridir. Tork değe-rinin belirlenmesi için açısalivme ve sistemin eylemsizlikmomenti bilgilerine ihtiyaçvardır. Sisteme uygulanmasıgereken hız profili verildiğinde;

(1)

denklemi kullanılarak açısalivme hesaplanabilir.(1) numaralı denklemde:

α : Açısal ivme [rad/s2],δω : Açısal hız değişimi

[rad/s] veδt : Geçen zaman [s]’dır.

Daha sonra gereken tork değeri;T=Jα (2)formülü kullanılarak hesapla-nabilir (viskoz ve kuru sür-tünme ihmal edilmiştir). (2)numaralı denklemde:

T: Tork [Nm] veJ: Toplam eylemsizlik

momenti [kgm2]’dir.

Buradan sistemi tahrik edecekmotorun gücüP= Tω (3)eşitliği kullanılarak hesaplanır.(1), (2) ve (3) numaralı denklemlerde görüldüğü üzere,test düzeneği tasarlarken uygu-lanması gereken hareketin hızprofilinin bilinmesi durumunda;gereken açısal ivme, uygulana-cak tork ve motor gücü değerle-rine ulaşılabilmektedir.Öte yandan, tahrik sistemininbağlı olduğu yükü oluşturankütlelerin farklı geometrik şe-killerde olması ve sayıca çok-luğu, motora binen yükün vesisteme etkiyen eylemsizlikmomentinin analitik olarakhesaplanmasını oldukça zorlaş-tırmaktadır. Bu anlamda, siste-min SimMechanics araçkutusuyla hazırlanmış mode-linde, her bir mekanik bileşenbir blokla ifade edilebildiğin-den, bu zorluk ortadan kalk-maktadır. SimMechanicsyazılımı, gereken detaylı hesap-lamaları, otomatik olarak ger-çekleştirmektedir.

Şekil 1’deki sistemin modeli,Şekil 2’deki örnekte görüldüğügibi SimMechanics’te oluştu-rulduktan ve referans hız bilgisigirildikten sonra, sistemin ha-reketi boyunca gereken tork vegüç ihtiyacı modelden çıktıolarak elde edilebilir.Teknik isterlere uygun olaraksistemin tork ihtiyacının belir-lenmesi için SimMechanicsmodeline kapalı çevrim de-netçi yapısı da ilave edilir.Model çalıştırıldığında, refe-rans hız bilgisi ve ölçülen hızbilgisi karşılaştırılıp kontrolcütarafından gereken tork değerimotorun miline uygulanır veböylece tork değeri belirlenmişolur. Aynı zamanda (3) numa-ralı denklem modele uygulana-rak güç bilgisi de hesaplanır.

Motor SeçimiBir hareket sistemi için gere-ken motorun hız, tork ve güçbilgileri elde edildikten sonra,mevcut ticari ürünler arasın-dan teknik isterlere uygunmotor araştırılır. Bu süreçtekien kritik problem, aynı andayüksek tork ve ivmelenme ge-reken sistemlerde ortaya çıkangüç ihtiyacının oldukça yüksekolması nedeniyle standartürünlerle bu ihtiyaca çözümbulunamamasıdır. Bu durumda,üretici firmalardan özel üretimmotorlar için talepte bulunu-lur. Firmalardan gelen özel üre-tim motorlarına ait teknikdeğerler (tork sabiti, motora aitelektriksel parametreler vb.)

Tablo 1. Örnek Sistem ParametreleriParametre DeğerReferans Hız [rpm] 200Referans Hıza Ulaşma Süresi [s] 0,1Test Numunesi Boyutları [mm x mm x mm] 100 x 100 x 100Test Numunesi Kütlesi [kg] 0,6Döner Masa Boyutları [mm x mm x mm] 2500 x 150 x 100Döner Masa Kütlesi [kg] 80

Şekil 2. Örnek SimMechanics uygulaması

ARGE DERGİSİ 13

Simulink’te oluşturulan modelegirilip benzetim yapılarak, moto-run ürettiği tork ve çektiği akımgibi parametreler hakkında bilgialınabilir. Ayrıca, Simulink orta-mında motora farklı referanslarverilerek veya sisteme farklı geo-metrik şekillerde test numuneleriyerleştirilerek motorun değişiktest senaryolarındaki performansıgözlemlenebilir.

Tüm Sistemin BenzetimiÜretici firma tarafından sağla-nan motor modeli, SimPo-werSystems araç kutusukullanılarak Simulink mode-line entegre edilebilir. Bura-daki motor modeline hızreferansı verilmekte, modeldentork çıkışı alınmaktadır. Sim-Mechanics’te oluşturulmuş sis-temin mekanik yapısı ile

SimPowerSystems’te oluşturul-muş elektriksel yapı tek bir Si-mulink modelinde çalıştırılıp,sistemin bütününün benzetimiyapılabilir.Şekil 4’te kırmızı ile gösterilenkısım SimPowerSystems araçkutusu ile tasarlanmış; maviolan kısım ise SimMechanicsaraç kutusunun ikinci nesilversiyonu ile hazırlanmıştır.Referans olarak da özel olarakhazırlanmış bir sinyal sistemeiletilmektedir.Tablo 1’de örnek olarak hazır-lanan bir test senaryosuna aitparametreler verilmektedir. Pa-rametreleri verilen bu sisteminSimulink modeli çalıştırıldı-ğında, Şekil 6’da görülen testsonuçları elde edilmektedir.Sonuçlara bakıldığında, kulla-nılan motorun, verilen hız re-feransını çok düşük bir hata

payıyla takip ettiği görülmekte-dir. İvmelenme ve zamanlamabakımından hassaslık gerekti-ren sistemlerde motor paramet-releri kullanılarak benzetimyapılması, gerçek sistemde kul-lanılacak motorun performan-sını öngörebilmek açısındanbüyük önem kazanmaktadır.

SonuçSimulink’te çok disiplinli sis-temlerin aynı ortamda modelle-nebilmesi özelliği, sistemleringerçeğe yakın benzetimlerininhızlı ve esnek bir şekilde yapılma-sına olanak sağlar. Bu çalışmada,SimMechanics kullanılarak mo-tora bağlanan yük modeli, Sim-PowerSystems kullanılarak isemotor modeli oluşturulmuştur.Oluşturulan çok disiplinli mate-matik model ile hem sistemin is-terleri sağlayıp sağlamadığı hemde farklı senaryolardaki sistemdavranışları incelenmiştir.Simulink’in, SimMechanics veSimPowerSystems gibi fizikselmodelleme araç kutuları, analitikmodelleme ihtiyacı olmadanelektromekanik sistemlerin ger-çeğe yakın benzetimlerine olanaksağlar.

SimMechanics ve SimPowerSystems hakkında bilgi almak için çevrimiçi ücretsiz video eğitim:www.figes.com.tr/makale31video

Şekil 3. SimPowerSystems’dehazırlanmış senkron motor örneği.

Şekil 4.Örnek sistemuygulaması.

Şekil 5. SimPowerSystems - PM SenkronMotor Model Parametreleri.

Şekil 6. Örnek sistem benzetim sonuçları.

FİGES ARGE Dergisi: Kendinizi kısaca bize tanıtabilir misiniz?Hikmet BALCI: 1974 yılında,Zonguldak’ta doğdum. İlkokul, or-taokul ve lise öğrenimimi Zongul-dak’ta tamamladıktan sonra, 1991yılında ODTÜ Elektrik ve Elek-tronik Mühendisliği Bölümü’ndelisans öğrenimime başladım. Aynıbölümde, 1996 yılında lisans ve

1999 yılında da yüksek lisans öğ-renimlerimi tamamladım. Yükseklisans öğrenimim sırasında, aynızamanda haberleşme teknolojileriüzerinde ARGE çalışmaları yürü-ten özel bir şirkette, iş hayatımınilk yıllarını tamamladım. 2000 yı-lından beri de ASELSAN MGEOGrup Başkanlığı’nda Tank Elek-tro-Optik Sistemleri Program Mü-dürü olarak görev yapmaktayım.

SÖYLEŞİ

14 www.figes.com.tr

Son yıllarda gerçekleştirdiği önemli ARGE çalışmaları ile elektro-optik sistemler alanında dünyanın önde gelen oyuncuları arasına giren ASELSAN’ın Mikroelektronik, Güdüm ve Elektro-Optik (MGEO) Grup Başkanlığı’nda Tank Elektro-Optik Sistemleri Program Müdürü olarak görev yapan Hikmet Balcı ile çalışmaları ve bu çalışmalarda bilgisayar destekli mühendisliğin payı hakkında konuştuk.

ASELSAN, Elektro-OptikSistemlerde Geleceği, Bilgisayar DestekliMühendislik ile Yakalayacak

FİGES ARGE Dergisi: ASELSAN’daki bölümünüzünhangi konularla ilgilendiğinisöyler misiniz?Hikmet BALCI: Tank, zırhlıaraçlar ve stabilize platformlarayönelik her türlü elektro-optiksistem, nişangah ve atış kontrolçözümlerinin geliştirilmesi veplatformlara entegrasyonu ya daentegrasyon desteğinin sağlan-ması, ana çalışma alanlarımızıoluşturuyor. Burada, söz konususistemleri, hem yurt içi hem deyurt dışı ihtiyaçları en üst tekno-loji düzeyinde ve en maliyetetkin şekilde karşılamak için ça-lışıyoruz. Bunun yanında, sistem-lerin, en kısa takvim dilimindeve lojistik gerekleri en aza indir-geyerek geliştirilmesinin de anahedeflerimiz arasında olduğunuözellikle belirtmek isterim.Çünkü günümüz koşullarında ge-liştirilmekte olan bir ürünün tek-

nolojik gelişmişlik düzeyi, mali-yet etkinliği, en kısa sürede geliş-tiriliyor ve üretilebiliyor olmasıve kullanım süresince bakım-onarımı kolay yapılacak şekildetasarlanması, uluslararası reka-betteki yerinizi doğrudan etkile-yen ve söz konusu ürününkalıcılığını belirleyen en önemlietkenlerdir.

FİGES ARGE Dergisi: Şu an aktif olarak takip etmekteolduğunuz projelerden bahsedebilir misiniz?Hikmet BALCI: Şu an üzerindeen yoğun çalıştığımız projemizALTAY Projesi’dir. Bilindiğiüzere, ülkemizin, tamamen milliolarak tasarlanarak üretilmiş ilktankı olacak ALTAY’ın tümelektro-optik, elektronik ve elektro-mekanik alt sistemleriASELSAN tarafından geliştiri-liyor.

ASELSAN’ın, şu ana kadar edin-diği tüm teknoloji derinliğini vedeneyimini yansıttığı bu projekapsamında, tüm alt sistemlerintasarımı ve doğrulaması gerçek-leştirilerek ilk prototipler üretildive laboratuvar ortamındaki 1.aşama testler başarı ile tamam-landı. İkinci aşama testler kapsa-mında üretilen ilk tank prototipiüzerindeki doğrulama ve test ça-lışmaları ise halen devam ediyor.Bir diğer projemiz kapsamında,ALTAY tankı için geliştirilmişolan alt sistemlerin kullanımı ilebir Leopard 2A4 tank moderni-zasyonu prototipi geliştirilerek2012-2013 yılları içinde başarı iletest edildi. Özellikle son yıllarda,envanterlerindeki Leopard 2A4tanklarını modernize etmek iste-yen, gerek Avrupa gerekse diğercoğrafyadaki ülkelerin çok yoğunilgisini çeken bu çözümün ve ilgilialt sistemlerin yurt dışına ihracına

ARGE DERGİSİ 15

ALTAY tankının tüm elektro-optik, elektronik ve elektro-mekanik alt sistemleri

ASELSAN tarafından geliştiriliyor.

© M

SI Dergisi

SÖYLEŞİ

16 www.figes.com.tr

yönelik çalışmalar, yoğun olarakyürütmekte olduğumuz bir diğerfaaliyet alanımız. Bunlara ek ola-rak, değişik ülkelerin zırhlı araçihtiyaçlarına yönelik termal ni-şangâh geliştirilmesi ve üretimi deşu an yoğun olarak üzerinde çalış-tığımız bir faaliyet alanını oluştu-ruyor.

FİGES ARGE Dergisi: Takip ettiğiniz projelerde, ileri mühendislik–bilgisayar destekli mühendislik çalışmalarınasıl uygulanıyor?Hikmet BALCI: Savunma sana-yisine yönelik sistem geliştirmeve üretim süreçleri, bilgisayar des-tekli mühendislik uygulamaları-nın en fazla kullanıldığı süreçlerarasında yer alıyor. Yürütmekteolduğumuz projelerdeki ve tümASELSAN genelindeki bilgisa-yar destekli mühendislik çalışma-ları, alanında uzmanlaşmış vefarklı mühendislik disiplinleriniözümsemiş tasarım ekipleri tara-fından yürütülüyor. Bu konuda,uluslararası standartlar takip edi-liyor ve en etkin şekilde uygula-nabilmesi için, sürekli personeleğitimi ve personel sürekliliğiesas alınıyor.

FİGES ARGE Dergisi: Bu ileri mühendislik–bilgisayardestekli mühendislik

uygulamalarının proje süreçleriniz ile yurt içi ve yurtdışı pazar paylarına katkısındanbahsedebilir misiniz?

Hikmet BALCI: Az önce debahsettiğim gibi uluslararası re-kabet; teknolojinin en ileri dü-zeyde kullanılmasını ve en hızlıve en maliyet etkin şekildeürüne dönüşmesini gerektiriyor.Bu gereksinimleri karşılayabil-

ARGE ve özgün ürün tasarım süreçlerinde bilgisayardestekli mühendislik uygulamalarının en ileri düzeyde kullanılmasını bir kurum kültürü haline getirmek, bunu sürekli eğitimler ve yatırım ile teşvik etmek, günümüz rekabet ortamında en önemli güç çarpanlardan biridir.

ASELSAN tarafından gerçekleştirilen Leopard 2A4 tank modernizasyonu (üstte) sonucunda ortaya çıkan tank, zorlu şartlarda gerçekleştirilen testleri başarıyla tamamladı.

© A

SELSA

N©

ASE

LSAN

mek için de bilgisayar desteklimühendislik uygulamalarınıntüm süreçlerde kullanılması ka-çınılmaz hale geliyor. Örneğin,tasarımın ilk aşamasından itiba-ren bu araçlar kullanılarak yapı-lan benzetimler, modeller veanalizler, daha sonraki aşama-larda ortaya çıkabilecek sorun-ların ve risklerin erkendönemde tespit edilerek çözümgeliştirilmesini sağlıyor. Bununsonucunda, çok değerli olan işgücünden kazanım sağlarken,bir yandan da ihtiyacı en hızlışekilde karşılayan çözümü üret-miş oluyorsunuz. Bu yüzden,ARGE ve özgün ürün tasarımsüreçlerinde bilgisayar desteklimühendislik uygulamalarınınen ileri düzeyde kullanılmasınıbir kurum kültürü haline getir-mek, bunu sürekli eğitimler veyatırım ile teşvik etmek, günü-müz rekabet ortamında enönemli güç çarpanlardan biridir.

FİGES ARGE Dergisi: Sistem mühendisliği ne demektir? Projelerinizde sistemmühendisliği yaklaşımları yeteri kadar olgunlukta uygulanabiliyor mu?Hikmet BALCI: Sistem mühen-disliğini, kısaca, askeri ürünleringeliştirilmesi sırasında uzun de-neyimler ve gözlemler sonu-cunda ilkeleştirilmiş bir ürüngeliştirme yöntemi olarak tanım-layabiliriz. Aslına bakarsanız, is-tekleri ve bunun karşılığındasunulacak olanı hep birbirine enyakın mesafede tutmaya çalışan;bunu yaparken sunulacak olanıniçindeki farklı teknolojileri de birarada tutan bir nevi yapıştırıcıdiye de adlandırabiliriz sistemmühendisliğini. ASELSAN ola-rak çok uzun zamandır tüm projelerimizde uygulamakta ol-duğumuz sistem mühendisliğiyöntemlerinin, ürün geliştirmesüreçlerini nasıl olumlu yönde

etkilediğini çok net bir şekildegörebiliyoruz. Özellikle, bir pro-jenin başlangıç noktası olan ge-reksinimlerin belirlenmesi vesüreç içinde yönetilmesi, benceüzerinde durulması gereken enönemli konulardan biri. Bu sü-reci yürütme olgunluğunuzunseviyesi, projenin başarısını dadoğrudan etkiliyor. Son yıllardasavunma sanayisi projelerindegörev alan şirketlerin bu ko-nuda önemli mesafe aldıklarınıhep birlikte izliyoruz. Yurt dı-şındaki firmalar ile çalışırkende gereksinim yönetiminin üze-rinde en çok durulan ve ciddizaman harcanan bir süreç oldu-ğunu anlıyorsunuz. Sistem mühen-disliğinin önemli aşamalarındanbiri olan doğrulama çalışmalarıda ciddi emek, altyapı ve hazırlık

isteyen bir diğer başlık ve busüreç, ancak bilgisayar desteklimühendislik uygulamaları kulla-nılarak etkin ve olgun bir şekildeyürütülebilir. Bu yüzden, sistemmühendisliğinin etkin bir şekildeuygulanmasını sağlamak için bil-gisayar destekli tasarım araçlarınıkullanmak da temel bir zorunlu-luk. Bu açıdan baktığımızda, ge-lişen yardımcı teknolojilersayesinde, ilerleyen günlerde, sis-tem mühendisliğinin tüm ürüngeliştirme süreçlerinde daha sıkve olgun seviyede uygulanaca-ğını düşünüyorum.

FİGES ARGE Dergisi olarakbize zaman ayırdığınız ve vermiş olduğunuz bilgiler içinokuyucularımız adına teşekkür ederiz.

ARGE DERGİSİ 17

ASELSAN olarak çok uzun zamandır tüm projelerimizde uygulamakta olduğumuz sistem mühendisliği yöntemlerinin, ürün geliştirme süreçlerini nasıl olumlu yönde etkilediğini çok netbir şekilde görebiliyoruz. Özellikle, bir projenin başlangıç noktası olan gereksinimlerin belirlenmesive süreç içinde yönetilmesi, bence üzerinde durulması gereken en önemli konulardan biri.

MAKALE

18 www.figes.com.tr

1. ÖzetSirkülasyon pompaları, konutlardave ticari işyerlerinde, sıcak suyunya da kullanım suyunun basınçlan-dırılarak tesisatta dolaştırılmasınısağlamaktadır. Günümüzde, sirkü-lasyon pompasını oluşturan çark vesalyangoz bileşenlerinin tasarım-ları, çeşitli yazılımlar kullanılarakbilgisayar ortamında yapılabilmek-tedir. Bilgisayar ortamında 3 bo-yutlu olarak tasarlanan çark vesalyangoz parçalarının uygun mon-tajı yapıldıktan sonra ortaya çıkan

sirkülasyon pompasına ait karakteristik eğrileri, CFD

(Computational Fluid Dynamics / Hesaplamalı Akış-kanlar Dinamiği) yazılımları kullanılarak yapılan akışanalizleri ile elde edilebilmektedir.

2. GirişGünümüzde, maliyet düşürme ve üretim süreçlerinikısaltmanın önemi düşünüldüğünde, bilgisayar ya-zılımlarının bu süreçlerde kullanılmasının sağladığıfaydalar göz ardı edilemez.

Didem DenizKAYABAŞI

Makine Mühendisi

Alarko-CarrierTicaret ve

Sanayi A.Ş.

Şekil 1. CFD analizi için hazırlanan katı model.

Alarko-Carrier yeni tasarlanan pompalarının

karakteristiklerini CFD analizleriyle belirliyor

Artık Prototipe Gerek Yok

Geleneksel yöntemler yerine kullanılan yazılımlar ile tasarım veüretim süreçleri kısalmakta; böyleliklemaliyetler de düşmektedir.

Bu çalışmada, bir sirkülasyon pompasının perfor-mans değerleri, CFD yöntemiyle çözümleme yapanANSYS CFX yazılımı kullanılarak elde edilmiştir.Bilgisayar ortamında tasarımı tamamlanmış olansirkülasyon pompasının, bir katı modelleme prog-ramında CFD analizi için uygun bir modeli oluş-turulurken, öncelikle çark ve salyangozgeometrileri montajı yapılmış; daha sonra, bumodele ek olarak emiş yönünde çarka giren vebasma yönünde salyangozdan çıkan silindir şek-linde su hacimleri oluşturularak analiz modeli ta-mamlanmıştır (Şekil 1). Ayrıca, modelhazırlanırken ağ oluşturmada sorun yaratacakküçük boşluklar göz ardı edilerek kapatılmış; böy-lece analiz sırasında meydana gelebilecek stabilite

problemlerinin önüne geçilmiştir. Hazırlanananaliz modeli, ağ yapısı oluşturmak amacıylaANSYS Meshing programına aktarılarak, analiziçin uygun ağ ayarları seçilmiştir. Ağ oluşturulur-ken çark ile çevresini içine alan hız gradyenlerininyüksek olduğu, dönen bölge olarak ifade edilen akışhacmi için daha küçük eleman boyutları seçilerek,bu bölgelerde daha sık bir ağ yapısı oluşturulmuştur(Şekil 2). Çarka giren ve salyangozdan çıkan akışhacimlerinde ise çark ve çevresine göre daha kababir ağ yapısı oluşturulmuştur (Şekil 3). Sirkülasyonpompası ağ yapısında, 3 boyutlu modelin duvar böl-gelerinde kayma olmadığı ve sınır tabaka kabulüile bu bölgelerde daha ince bir ağ yapısı oluşturul-muştur.

ARGE DERGİSİ 19

Şekil 2. ANSYS Meshing’de hazırlanmışçark içindeki akış hacmi ağı.

Şekil 3. CFD analiz modelindeki akış hacminin ağ yapısı.

MAKALE

20 www.figes.com.tr

3. CFD Analizi ve SonuçlarıANSYS Meshing programında tamamlanan ağ iş-leminden sonra, analiz modeline ait sınır koşullarıbelirlenmiştir. Sınır koşulu olarak modelde su girişkesitinde 0 Pa efektif basıncı tanımlanırken su çıkışyüzeyinde debi değeri tanımlanmıştır (Şekil 4).Pompa karakteristik eğrisini elde etmek için,

1-36 m3/h debi aralığında 5 farklı noktada debi de-ğerleri değiştirilerek analiz tekrarlanmıştır.Analiz sonrası pompa içerisindeki akışa ait hız yada basınç gibi büyüklerin değişimini, “post-proces-sing” bölümünde incelenebilmiştir (Şekil 5, Şekil 6ve Şekil 7). Analiz ile elde edilen sonuçlar kullanı-larak pompaya ait basma yüksekliği ve verim değer-

Şekil 6. CFD analizi sonrası sirkülasyon pompası içerisindeki suyun izlediği yolun hız vektörleri ile gösterimi.

Şekil 4. CFD analizi sonrası sirkülasyonpompasının su giriş ve çıkış borularındabasınç değerlerinin okunduğu kesitler.

Şekil 5. CFD analizi sonrasısirkülasyon pompası içerisindeki suyun izlediği yolun akım çizgileri ile gösterimi.

leri hesaplanmıştır. Basma yükseklikleri hesapla-rında Şekil 4’te görülen 1 ve 2 kesitleri için Berno-ulli Eşitliği (Denklem 1) kullanılmıştır.

(1)

Analiz sonuçlarından, dönen bölge eksenindekitork değeri kullanılarak önce pompanın hidrolikverimi (Denklem 2) daha sonra da toplam verimdeğeri (Denklem 3) hesaplanmıştır.

(2)

ηt = ηh. ηm. ηv (3)

Farklı debi değerlerinde tekrarlanan analiz sonuç-larından hesaplanan basma yüksekliği ve verim de-ğerleri ile pompa karakteristik eğrilerioluşturulmuştur.Tasarımı yapılan sirkülasyon pompasının prototipiimal edilerek test edilmiştir. CFD analizi ile eldeedilen karakteristik eğriler ve prototip testleri so-nucunda çizilen karakteristik eğriler birbirleriylekarşılaştırılmış ve değerlerin birbirleriyle tutarlı ol-dukları görülmüştür (Şekil 8 ve Şekil 9).

4. SonuçlarBu çalışmada, bir bilgisayar yazılımı kullanılarak ta-sarımı yapılmış olan sirkülasyon pompasının CFDyöntemi ile performans değerleri elde edilmiştir.Geleneksel tasarım yöntemleri yerine bilgisayar ya-zılımları kullanılarak gerçekleştirilen sirkülasyonpompası tasarımı ve performans ölçümlerinin, çok

daha kısa sürelerde yapılabileceği görülmüştür.Tasarlanan sirkülasyon pompasının prototipi üre-tilerek bu prototipin testleri gerçekleştirilmiştir.Test sonuçlarından elde edilen pompa karakteris-tik eğrileri ile ANSYS CFX’te yapılan CFD ana-lizinden elde edilen karakteristik eğrilerikarşılaştırılmış ve iki eğrinin birbirleri ile uyumluoldukları görülmüştür.

ARGE DERGİSİ 21

Şekil 7. CFD analizi sonrasıçark içerisindeki suyun izlediği yolun hız vektörleri ile gösterimi.

Şekil 8. CFD analizleri ve testler sonucunda elde edilen pompa Q-H eğrilerinin karşılaştırılması.

Şekil 9. CFD analizleri ve testler sonucunda elde edilen pompa Q-ηeğrilerinin karşılaştırılması.

Gerçek test sonuçları ile ANSYS CFXsonuçlarının birbiriyle uyumlu oldukları görülmüştür

SÖYLEŞİ

22 www.figes.com.tr

FİGES ARGE Dergisi: Volkan Bey, öncelikle kısaca kendinizi tanıtır mısınız?Volkan ÖZGÜZ: Lisans öğreni-mimi, İstanbul Teknik Üniversi-tesinde, elektronik mühendisliğialanında tamamladım. Ardından,1986 senesinde, yine elektronikmühendisliği alanında, North Carolina Devlet Üniversite-si’nden doktora derecemi aldım.North Carolina MikroelektronikAraştırma Merkezi, TELETAŞA.Ş., Kaliforniya Üniversitesi-SanDiego’dan sonra, Irvine SensorsCorp firmasında CTO (ChiefTechnology Officer / Baş Tekno-loji Yöneticisi) olarak çalıştım.Ocak 2010’dan beri ise SUNUM’un direktörlüğü gör-evini yürütüyorum. Araştırmala-

rım; yarıiletken teknolojileri ilemikro ve nano elektronik alanla-rında yoğunlaşmış durumda.Akademik çalışmalarımın ya-nında, akademik ve endüstriyelARGE merkezlerinin kurulması,yönetilmesi ve bu merkezler içinkaynak geliştirilmesi konusundada deneyim sahibiyim.

FİGES ARGE Dergisi: SUNUM’un kuruluşu ve hangitemel amaçlara hizmet ettiği konularında bilgi verir misiniz?Volkan ÖZGÜZ: SUNUM, Kal-kınma Bakanlığı ve SabancıVakfı’nın katkıları ile yaklaşık60 milyon lira yatırımla 2011 yı-lında kuruldu. Üniversite ve sa-nayi arasında etkin bir arayüzoluşturan, Türkiye’nin en yet-

kin, uluslararası tanınırlığasahip, tüm kullanıcılara açık,örnek bir araştırma ve uygulamamerkezi olmak, SUNUM’unbaşlıca amacıdır. Özellikle Sa-bancı Üniversitesi bünyesindekiMühendislik ve Doğa BilimleriFakültesi ve üniversitenin diğerfakülteleriyle ortak şekilde, “Be-raber Yaratmak ve Geliştirmek”stratejisiyle hareket ediyoruz.SUNUM’un yetkinlikleri, üni-versitenin Mühendislik ve DoğaBilimleri Fakültesi’nin öğretimüyelerinin araştırma yeteneklerive ileri teknoloji altyapısı ile bir-leşerek bir sinerji yaratıyor veileri malzemeler, nanobiyotek-noloji, nanotıp, nanoelektronik,nanooptik, mikro-nano-akış-kanlar, mikro-nano-elektrome-

Sabancı Üniversitesi’ninYeniliğe ve Sanayiye

Açılan Penceresi: SUNUM

Son yıllarda teknoloji gündeminin üst sıralarındabulunan nanoteknoloji konusundan Türkiye’ninönde gelen araştırma merkezlerinden birisi olan Sabancı Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma veUygulama Merkezi’nin (SUNUM) direktörü VolkanÖzgüz ile çalışmalarını konu alan bir söyleşi yaptık.

kanik sistemler ve yenilenebilirenerji sistemleri alanlarında uy-gulamaya dönük araştırmalaraolanak veriyor.Araştırmalarımızı; yerel sanayi-nin ihtiyaçlarına öncelik veren,bilgi tabanlı, katma değerli vearaştırma alanlarında, uygula-maya dönük, öncü çalışmalarolacak şekilde yönlendiriyoruz.Bu çalışmalarla ülkemizdeki sa-nayi kuruluşlarına, küresel reka-bette yardımcı olmayı ve onlarındünya liderliğine oynayabilme-leri için aradaki açıklarını kapat-malarına yardımcı olmayıhedefliyoruz.Mutlaka sanayi ve diğer akade-mik araştırma kuruluşları ilestratejik iş birlikleri kurarak ha-reket etmeye çalışıyoruz. Bunoktada, güven unsuruna dayalı,uzun vadeli, geniş kapsamlı birçözüm ortağı olarak yerimizialmak istiyoruz.Üniversitemizde girişimcilik,özellikle akademik girişimciliksürecine verilen etkin katkı damerkezimiz için fark yaratan birözellik. Araştırma ve uygulamaprojelerimizin proje geliştirme,yönetim ve teknoloji transferisüreçlerini, üniversitemizin tek-noloji transfer birimleri ile pro-fesyonelce yönetiyoruz.İnovasyon ve girişimcilik konu-larındaki çalışmalarımız, Sa-bancı Üniversitesi’nin, Bilim,Sanayi ve Teknoloji Bakanlığıtarafından yayınlanan “Yenilikçive Girişimci Üniversiteler” lis-

tesinde en üst sırada olmasınakatkı sağlıyor. Geleceğin teknoloji öncüleriniyetiştirmek ve öncü teknolojişirketleri yaratmak; ayrıca lisansve lisansüstü uygulamalı nano-teknoloji eğitimine destekolmak da elbette hedeflerimizinbirer parçası.

FİGES ARGE Dergisi: SUNUMbünyesinde hangi konularda araştırmalar yapılıyor?Volkan ÖZGÜZ: Merkezimizdekiaraştırmalarda, sanayinin ihtiyaç-larına uygun; kısa, orta ve uzunvadede katma değer üretebilecekkonulara odaklanmaya çalışıyo-ruz. Mühendislik ve Doğa Bilim-leri Fakültesi ile sinerji sağlayarakyürüttüğümüz araştırmaların ko-nularını şöyle sıralayabilirim:n Nano-boyut mühendisliği ve

yapısal malzemeler alanlarında; kompozit malzemeler, yüksek

mukavemetli cam, yüksek yetenekli yalıtım, çok amaçlıboya ve kaplamalar, çok amaçlı sanayi dokuması,aktif polimerler, çok fonksiyonlu yüzeyler, tekniktekstil ürünleri gibi konulardaçalışıyoruz.

n Gıda ve ziraat teknolojilerinde;yüksek besin değerli tahıllar,kuraklığa dayanıklı bitkiler,kontrollü salınımlı doğal gübreler, uzun raf ömrü içinpaketleme gibi konularda çalışıyoruz.

n Nano güvenlik, çevre ve sualanlarında; nanoparçacıklarınçevre ve insan sağlığına etkileri, su ve toprak temizliğive nanoteknolojik yöntemlerlesu ve havanın kirleticilerdenarındırılması konularına odaklanıyoruz.

n Sağlık ve nano-tıp alanlarında;gıda kalitesinin metabolizmave bağışıklık sistemi üzerindekietkileri, nanoparçacıklar ile hedeflenmiş tanı ve ilaç aktarımı ile kanser, damar sertliği gibi yaygın etkili sağlıksorunlarının tanı ve tedavisi,etiketsiz yöntemlere dayalınano-biyoteknolojik algılamave tanı sistemleri, nanoteknolojikyöntemlerle yapay doku mühendisliği konularındayoğun araştırmalarımız var.

ARGE DERGİSİ 23

Enerji depolama ve üretim düzenekleri için karbon temelli malzemeler

Kendi kendini yenileyen nano kompozitler için çok duvarlı nano -fiberler

SÖYLEŞİ

24 www.figes.com.tr

n Aktif araştırma çalışmalarımıziçin yoğun bir uygulamalıalanı ise savunma sistemleri.Yeni nesil görüntü algılayıcıları,hafif ve mukavim kompozitmalzemeler, zor koşullarda çalışan veya yüksek performanslı elektronik sistemler, KBRN (kimyasal biyolojik, radyoaktif, nükleer)savunma amaçlı algılayıcılarve nano biyoteknolojinin savunma uygulamalarında projelerimiz var.

FİGES ARGE Dergisi: Araştırmakonularınızdan, özellikle ilk başlıkta bahsettiğiniz malzeme içerikli konular, bildiğimiz kadarıyla havacılık, savunma veotomotiv sanayilerinde sürekligündemde bulunuyor. Malzemekonusundaki bu çalışmalarınızın,ülkemiz sanayisinde uygulamalarıvar mı? Varsa, bu çalışmalarınızhakkında bilgi verir misiniz?Yaptığımız çalışmalar şu aşamadadaha çok ARGE niteliğinde. Özel-likle nano kompozitler, hem yapısalmalzeme olarak daha hafif ve mu-kavim yapılarda, havacılık ve oto-motivde hem de işlevsel malzemeolarak kullanılırken bir yandan da

örneğin radar dalgalarını soğuranyapılar olarak sadece savunma uygulamalarında öne çıkı-yor. Bu konuda yapılan çalışmalariçinde uygulamaya en yakın örnek,Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fa-kültesi öğretim üyelerimizden Meh-met Yıldız, Melih Papila ve YusufMenceloğlu’nun nanoteknoloji ilegüçlendirilmiş kompozitlerin, yük-sek hızlı deniz taşıtlarında kullanımperformansının optimizasyonu ça-lışmaları. Uygulamaya yakın birdiğer çalışma ise elektronik ala-nında Mühendislik ve Doğa Bilim-leri Fakültesi öğretim üyemiz YaşarGürbüz’ün yaptığı kızıl ötesi algıla-yıcı okuma devreleri ve çok yüksekfrekans alıcı-verici devreleri.

FİGES ARGE Dergisi: Yine malzemekonularıyla ilgili olarak, şu an içinuygulaması olmasa bile, ileride yerlisanayimize katkıda bulunabilecekaraştırmalarınız nelerdir?Volkan ÖZGÜZ: İlk akla gelenörnekler olarak; Mühendislik veDoğa Bilimleri Fakültesi araştır-macıları ile beraber yürütülen sıvızırhlar, yani yapısal özelliklerdenfaydalanarak daha hafif, esnek,kolay şekillendirilebilen; ama aynızamanda da yüksek hızlı darbelere

dayanıklı malzemeleri verebilirim.Bunlara ek olarak yapısal renklen-dirme teknikleri ile özel kamuflajmalzemeleri, geniş bantta soğuranalgılayıcı malzemeler, geniş banttayayın yapacak anten malzemeleri(meta malzemeler), değişik enerjitürleri arasında değişim sağlayanmalzemeler, 3 boyutlu şekillen-dirme, metal-köpük malzemelerve çok işlevli tekstil malzemeleriüzerine de çalışmalarımız mevcut.

FİGES ARGE Dergisi: Merkezbünyesinde yapılan araştırmalar ve projeler arasından dikkat çekenve okuyucularımızla paylaşmayıuygun gördüğünüz bir kaç tanesinianlatabilir misiniz?Volkan ÖZGÜZ: İlk örnek, grafenmalzemesinin yakıt pillerinde kul-lanılması. Bir diğer örnek, yinegrafen malzemesinin, bu sefer çokişlevli görüntü ünitelerinde kulla-nılması. Grafen konusunda, Av-rupa Birliği’nin, 10 yıl için 1 milyaravronun üstünde bir kaynakla des-teklediği amiral gemisi projesindeyer alan tek Türk kuruluşuyuz.

FİGES ARGE Dergisi: Merkezin fiziksel olanaklarından bahsedebilir misiniz?

ASELSAN, Aksa-Akkim, Eczacıbaşı, KordSA gibi kuruluşlarla çalışmalarımız var. Sanayi ile iş birliği yaparken en temel amacımız; çözüm ortağıolarak, sanayi kuruluşunun hedeflerine ulaşmasındadestek vermek.

Volkan ÖZGÜZ: SUNUM’da;7.400 m2'lik özgün ve öncü tasa-rımlı bir merkez binası içinde, 850 m2’lik modern ve modülertemiz oda, toplam 1.500 m2 alanayayılmış, biyolojik güvenlik özel-liklerini de içeren çok disiplinli la-boratuvarlar ve 2.400 m2'lik ofis veortak kullanım alanı bulunuyor.Enerji tüketiminin ve atık üreti-minin asgariye indirildiği bu tesi-sin çevre dostu niteliği, uluslararasıalanda da tescillenmiş durumda vetesis, çevreci ve yeşil bir araştırmamerkezinin Türkiye'de ilk örneğiolarak LEED ve BREEAM sertifi-kalarına sahip.

FİGES ARGE Dergisi: SUNUM’unpersonel altyapısı (araştırmacı kadrosu vb.) hakkında bilgi verir misiniz?Volkan ÖZGÜZ: SUNUM,beyin gücünü, her şeyden önceMühendislik ve Doğa Bilimleri Fa-kültesi’nin yetkin araştırıcılarındanalıyor. SUNUM’da ayrıca, uygula-maya odaklı özgün teknik destekve proje personeli de dâhil olmaküzere, kendi alanlarında uzman 18araştırmacı görev yapıyor.

FİGES ARGE Dergisi: SUNUM’un dikkat çeken,farklı bir mimari yapısı var. Bu mimari tasarımın özel biranlamı var mı?

Volkan ÖZGÜZ: SUNUM bina-sının genel mimarisi, insan hücreyapısı ile özdeşleştirilmiştir. Bina-nın dış cephesi, hücre zarının kar-bon C-60 (fulleren) yapısını temsiliolarak birleştiren özgün bir tasarım.İç tasarımda kullanılan DNA ben-zeri sarmal merdivenler ve karbonnanotüp benzeri silindirik yapılargibi birçok detay, merkezin mima-risini özgün kılmaktadır.

FİGES ARGE Dergisi: Merkezbünyesindeki laboratuvarların öne çıkan olanakları neler?Volkan ÖZGÜZ: SUNUM’uoluşturan disiplinler arası labora-tuvarlarda; atomik boyutlarda gö-rüntüleme ve analiz yapabilenelektron mikroskopları, değişikhücrelerin genlerini hızlı şekildeanaliz edebilecek cihazlar, birkaçatom kalınlığında metal veya ya-rıiletken katmanlar oluşturabilensistemler bulunuyor. SUNUM,ileride oluşacak değişikliklereuyacak, esnek ve gelişmeye açıkbir yapılanmaya sahip. Mühen-dislik ve Doğa Bilimleri Fakül-tesi’nin, özellikle malzeme sentezve karakterizasyonu, biyotekno-loji ve moleküler biyoloji ve elek-tronik alanlarındaki gelişmişaltyapısı, SUNUM olanakları ilebirleşerek, odaklı ve uygulamalıaraştırmaları başarılı sonuçlaraulaştıracak bir bütün oluşturuyor.

FİGES ARGE Dergisi: SUNUM’unolanaklarından kimler yararlanıyor?Volkan ÖZGÜZ: SUNUM'unaraştırma olanakları; tüm akademikkurumlar, kamu sektörü ve özel sek-törden araştırmacıların kullanımınaaçık. SUNUM’u 200’ün üzerindearaştırıcı kullanıyor. Bu araştırıcıla-rın 30 kadarı, Sabancı Üniversitesidışındaki kuruluşlardan.

FİGES ARGE Dergisi: SUNUM’un öncelikli hedefleri vegeleceğe dönük vizyonu hakkındabilgi alabilir miyiz sizden?Volkan ÖZGÜZ: Ülkemizin önce-liklerine göre belirlenmiş araştırmaalanlarında, sanayideki ARGEmerkezleri, üniversiteler ve diğeraraştırma kurumları ile tematik verekabet öncesi iş birlikleri oluştur-mak, SUNUM’un öncelikli hedef-lerinden biridir. Bu hedefin birparçası olarak, bu iş birliklerinde kü-resel rekabette yardımcı, katma de-

ARGE DERGİSİ 25

Enerji dönüşümündenanomalzemeler.

SÖYLEŞİ

26 www.figes.com.tr

ğerli, ihtiyaç esaslı özgün teknolojive ürünler geliştirilirken, geleceğinteknoloji öncülerini yetiştirmek veöncü teknoloji şirketleri yaratmayıamaçladığımızı da belirtmek lazım.Ayrıca, elbette ülkemizdeki lisansve lisansüstü düzeyinde uygulamalınanoteknoloji eğitimine de katkı-mız oluyor.

FİGES ARGE Dergisi: Üniversite–sanayi iş birliği kapsamında şu ana kadar yaptığınız çalışmalardan örneklerverebilir misiniz?Volkan ÖZGÜZ: Ülkemizinkendi alanlarında önder kuruluş-ları ile uzun soluklu ortak araştır-malar ve stratejik iş birliklerinebaşladık. ASELSAN, Aksa-Akkim, Eczacıbaşı, KordSA gibikuruluşlarla çalışmalarımız var.Sanayi ile iş birliği yaparken entemel amacımız; çözüm ortağı ola-rak, sanayi kuruluşunun hedefle-rine ulaşmasında destek vermek.Hedefe ulaşmak için gerekli olankonularda yetkinliklerimizi zen-ginleştirmek veya yeni yetkinlik-ler katmak için, diğer yurt içi veyurt dışı akademik araştırma ku-ruluşları ile de yoğun bir iş birliğiyapıyoruz.

FİGES ARGE Dergisi: Sanayi ile iş birliği süreci SUNUM’da nasılişliyor? Örnek bir projeniz üzerinden anlatabilir misiniz?Volkan ÖZGÜZ: İşbirlikleri açı-sından proje temelli çalışmak ye-rine, stratejik ortaklık temelindeçalışmayı tercih ediyoruz. Bu or-taklık çerçevesinde birden fazlagüdümlü proje olabiliyor. Öncekuruluşlarla karşılıklı yetenekleri-mizi tanıma evresinden geçiyoruz.Ardından genel bir çerçeve anlaş-ması yapıyoruz. Daha sonra, teknikiçerikli bir dizi toplantılar sonucu,bir konular listesi oluşturuyoruz.Bu konuları, zaman ve araştırmakaynakları olarak önceliklendiri-yor ve çalışmalara başlıyoruz. Bazı

konularda ortak olarak dış kaynak-lara proje başvurunda bulunuyo-ruz. Bir yandan da özelikle stratejikiş birliği yaptığımız kuruluşlarlateknik cihaz altyapısı ve insan kay-nakları çalışmaları yapıyoruz.Özellikle kuruluşun ARGE mer-kezi varsa bu merkezle tümleşik birçalışma ortamı oluşturmayı hedef-liyoruz. Anlaşmalar çerçevesinde,kuruluşun personeli merkezimizinaltyapısına ulaşabiliyor; üniversi-temiz ve merkezimiz araştırmacı-ları ile teknik konularda ortak

kararlar veriyorlar. Bu süreç içinde,üniversitemizin Teknoloji Trans-fer Ofisi, her adımda bizlere destekvererek, yön göstererek, fikri mül-kiyet ve gerekli diğer konulardahukuki çerçeveyi ilk günlerdenoluşturarak, sürecin profesyonelceyönetilmesini sağlıyor.

FİGES ARGE Dergisi olarak bize zaman ayırdığınız ve vermiş olduğunuz bilgiler için okuyucularımız adına teşekkür ederiz.

Bazı konularda ortak olarak dış kaynaklara proje başvurunda bulunuyoruz. Bir yandan da özelikle stratejik iş birliği yaptığımız kuruluşlarla teknik cihazaltyapısı ve insan kaynakları çalışmaları yapıyoruz.Özellikle kuruluşun ARGE merkezi varsa bu merkezletümleşik bir çalışma ortamı oluşturmayı hedefliyoruz.

Kızılötesi algılmalar için nanometrik PbS kuantum noktalardan oluşan ince film kaplama.

Deniz Sistemleri Semineri’nde FİGES Bu Yıl da SponsorFİGES, 28-29 Kasım tarihlerinde, 6’ncısı düzenlenecekolan Deniz Sistemleri Semineri’ne bu yıl da sponsoroldu. Ankara’da, ODTÜ Kültürve Kongre Merkezi’nde düzenlenecek etkinliğe, hem stant alanı hem de 3 ayrı sunum ile katılacak olanFİGES, yapacağı sunumlarda,denizcilik ve gemi inşa sektöründeki çalışmalarını katılımcılarla paylaşacak. FİGES’in denizcilik ve gemiinşa sanayi sektöründe farklımühendislik disiplinlerinde birçok çalışması bulunuyor.MİLGEM Projesi’nde mühendislik alt yüklenicisi olarak görev alarak bu alandakiçalışmalarına başlayan FİGES,şu an yapısal analizler, akışkanlar analizleri, patlamahesaplamaları, elektromanyetikhesaplamalar ve sistem modelleme gibi konularda projeler yürütüyor. FİGES, bu alanda, IDEF’13 fuarı sırasında imzaladığı sözleşme ileDenizaltı Dalış Simülatörü(DEDAS) projesi kapsamında,Denizaltı Manevra Modeli Geliştirilmesi (DEMMOG) projesini yürütmeye başladı. Bu projede, denizaltı dalış simülatöründe kullanılacak denizaltı hareket dinamiğininoluşturulması çalışmaları, FİGES tarafından gerçekleştirilecek.

18. FİGES KonferansıHazırlıkları BaşladıBu yıl Nisan ayında, İstanbul’da, 17’ncisi düzenlenenFİGES Bilgisayar Destekli Mühendislik ve Sistem Modelleme Konferansı, 300’üaşkın katılımcı ile başarılı bir etkinlik olarak gerçekleştirilmişti. Gelecek yıliçin de şimdiden hazırlıklara başlandı. 18 Nisan 2014 tarihinde, yine İstanbul’da düzenlenmesi planlanan konferansa, FİGES tüm ilgili sektör temsilcilerini davet ediyor.Konferansla ilgili duyurular, yılbaşından itibaren yapılmayabaşlanacak.

FİGES Pazarlama Grubuiçin Parola, 2014’te de“Tam Yol İleri!”Sektöründeki firmalara, yaptığı başarılı mühendislik projeleri yanında yoğun pazarlama çalışmalarıyla da fark atan FİGES,2014 yılında da birçok pazarlamaprogramıyla müşterilerinin yanındaolacak. En başta, belki de ülkemizdekikendi sınıfının tek örneği olanFİGES ARGE Dergisi, 2014’deyine okuyucularıyla buluşacak.18’incisi düzenlenecek olan FİGES Bilgisayar Destekli Mühendislik ve Sistem ModellemeKonferansı ve 2. Denizcilik Günü etkinliklerinde de geri sayım başladı.FİGES, müşterilerine katkıda bulunabilmek amacıyla gerçekleştirdiği ARGE günleri, uygulamalı tanıtım seminerleri, çalıştay ve eğitim etkinliklerine deyine yoğun olarak devam edecek.FİGES, gerçekleştirdiği pazarlamaçalışmalarıyla ülkemizde ARGE veileri mühendislik teknolojilerinintanınmasını sağlamayı ve bu alanlarda çalışan kişiler arasında sinerji oluşturmayı hedefliyor.

FİGES, ELECO Konferansı’ndaFİGES, 28-30 Kasım tarihlerinde, Bursa’da düzenlenecek olan 8th International Conference on Electrical and Electronics Engineeringetkinliğinde, Elektromanyetik Grubu’nun yazdığı bildiri ile yer alacak.“The Performance Analyses of an Induction Motor due to SpecifiedFault Conditions” başlıklı bildiriyi, FİGES Elektromanyetik Grubu’ndan, Alperen Üşüdüm sunacak. Yrd. Doç. Dr. Deniz Bölükbaş yönetiminde çalışmalarını sürdüren FİGES Elektromanyetik Grubu’nda, alçak frekans ve yüksek frekans konularında çeşitli elektromanyetik analizler ve hesaplamalar gerçekleştiriliyor.

ARGE DERGİSİ 27

YAKLAŞAN ETKİNLİKLER

MAKALE

28 www.figes.com.tr

GirişAsenkron mo-torlar, nere-deyse 100 yılıaşkın bir süre-dir endüstridegeniş bir yel-pazede kulla-nılmaktadır.Son yıllarda,kontrol tekno-lojilerinin degelişmesi ilebu düşük mali-

yetli motorlar, farklı hız kontrol-lerine ihtiyaç duyulan alanlardada yerlerini almaya başlamıştır.Diğer motor tiplerine göre verim-lerinin nispeten düşük olması,enerji verimliliği açısından olum-suzluk teşkil etmekte olmasınarağmen, bu motorların verimleri-nin arttırılması yönünde araştır-malar sürmekte ve dünya çapındaverimli motor teşvikleri yaygın-laşmaktadır. Motor üreticileri de

bu yönde, hem motor tasarımla-rını hem de üretim prosesleriniiyileştirme yönünde çalışmalaryapmakta, rekabetçi piyasa koşul-larında motor verimlerini arttırıpüretim maliyetlerini düşürme yö-nünde ciddi projeler yürütmekte-dirler [1].Günümüzde bilgisayar desteklianalizler, motor imalatçılarınaproses adımlarında karar veril-mesi gereken bazı parametrele-rin seçilmesinde yardımcıolduğu için hızla yaygınlaşmak-tadır. Bu makalede, tasarım veüretim maliyetlerini azaltmayakatkı sağlayan bu analizlereörnek olarak, parametreleri ve-rilen standart bir asenkron mo-torun ANSYS Rmxprt veMaxwell yazılımları kullanıla-rak tasarlanması açıklanmış veanalizler gerçekleştirilmiştir.Ayrıca, değişik rotor çapların-dan doğan farklı hava aralıkla-rının etkileri de analiz edilmiş;

hava aralıklarına göre tork,devir ve akım değerlerinin de-ğişimi incelenmiş ve manyetikakı dağılımları elde edilerek so-nuçlar sergilenmiştir.

Analizlerde KullanılanMotorun TasarımıÖrnek model olarak IEC stan-dartlarına uygun 112M yapı bü-yüklüğünde 5 kW gücünde birasenkron motor tasarlanıp mo-deli oluşturulmuştur [2]. Tasa-rımda kullanılan motorun

Alperen ÜŞÜDÜM

Elektrik Müh.FİGES A.Ş.

ElektromanyetikTasarım ve

Analiz Mühendisi

Şekil 1. Rmxprt tasarımından görüntüler.

Tablo 1. Motor Boyutları112M yapı büyüklüğü içinmotor değerleriStator Dış Çap: 170 mmStator İç Çap: 103 mmStator Oluk Sayısı: 36Rotor Dış Çap: 101 mmRotor Oluk Sayısı: 28Rotor İç Çap: 38 mmPaket Boyu: 140 mm

Standart Bir Sincap KafesliAsenkron Motorun, ANSYS Rmxprt ve MaxwellYazılımları ile Analizi

AsenkronMotorAnalizi

Temsili Resim

boyutları Tablo 1’de; motor eti-ket bilgileri ise Tablo 2’de veril-miştir. Verim, akım ve torkdeğerleri ise analizlerde incelen-miştir.

Rmxprt Yazılımı ileAsenkron MotorTasarımı ve AnalizSonuçlarıRmxprt, elektrik motor ve jene-ratör tasarımlarında ilk adımdakullanılan, tasarımcıyı yönlen-diren ve tasarım sonucu oluşanmotorun analitik çözümlerinindetaylı olarak alınabildiği,motor tasarımcısının vazgeçil-

mez araçlarından birisidir. Max-well ile tam uyumlu çalışmasısebebiyle bu platformda yapılantasarımın Maxwell ortamınadoğrudan aktarılıp, sonlu ele-manlar analizi için model oluş-turulması aşaması kolaylıklayapılabilmektedir. Bu çalışmadada motor, ilk olarak Rmxprt or-tamında tasarlanmıştır. Mal-zeme olarak; stator ve rotor sacmalzemesi M600-50A, rotor çu-bukları alüminyum, sargılarbakır olarak atanmıştır.Rmxprt ile yapılan analizde, 5 kW gücün, 1400 rpm'de, 34 Nm tork ile üretildiği gö-

rülmüştür. Bu noktadaki temeldeğerler ve Rmxprt analiz so-nuçları, Tablo 3'te görülmekte-dir. Rmxprt ile elde edilenteorik akım-devir, tork-devir,verim-güç ve güç-devir grafik-leri ise Şekil 2’de görülmektedir.

Maxwell 2DRmxprt'te tasarımı ve analizi ya-pılan motor, Maxwell 2D orta-mına Şekil 3’teki gibiaktarılmıştır. Rmxprt, Max-well'in ihtiyaç duyduğu ayarlarıda (“excitations” ve “mesh ope-rations” gibi) en optimum şekildeaktarmaktadır.

ARGE DERGİSİ 29

Şekil 2. Rmxprt'te elde edilen akım-devir, tork-devir, verim-güç ve güç-devir grafikleri.

Şekil 3. Rmxprt'ten Maxwell'e aktarım.

MAKALE

30 www.figes.com.tr

Simülasyon için, öncelikle motormodelinin ağ örgüsü, Şekil 4’te gö-rüldüğü gibi Maxwell tarafındanotomatik olarak oluşturulmaktadır.Yapılan simülasyon sonucunda,motorun, yaklaşık 150 ms’lik ge-

çici rejimin ardından, nominaldeğerine oturduğu görülmektedir. 34 Nm yükü, 1397 rpm devirdedöndürmektedir ve bu çalışmanoktasında, stator fazından RMS 11,37 A akım çekmektedir.

Bu değerler, Rmxprt'in analitikolarak hesapladığı değerlerle örtüş-mektedir. Maxwell’in çıktıların-dan olan motorun manyetik akıdağılımı, Şekil 5’te görülmektedir.

Farklı Rotor Çaplarından DoğanFarklı Hava AralıklarınınEtkilerinin Analiz EdilmesiBu bölümde, asenkron motor üre-timinde genel bir proses adımıolan "Rotorun Tornalanması" so-nucunda hava aralığında mey-dana gelen değişikliğin motorperformansına etkisi, Maxwell ya-zılımı ile incelenmiştir.Torna prosesinin modellenebil-mesi için hava aralığı içindemodel dışı bir halka çizilip, buhalka ile rotor geometrisi, kesmeoperasyonuna tabi tutulmuştur.Halkanın çapı parametrik olarakayarlanmış ve böylece mevcutrotor modeline istenen ölçülerde,dış çaptan içe doğru kesim ope-rasyonu uygulanabilmiştir.102,75 mm'den başlayan dış çapa,0,5 mm basamaklar ile 100 mm'yekadar kesim uygulanarak her biryeni geometri için analiz 6 defatekrarlanmıştır. Böylelikle havaaralığı, 0,25 mm'den 1,5 mm'yekadar olan bir yelpazede incelen-miştir. Bu işlem için halka çapı,Maxwell Optimetrics aracı ile pa-rametrik değer olarak tanımlana-rak analizlerin otomatik yapılmasıve sonuçların aynı grafikler üze-rinde görülebilmesi sağlanmıştır.Torna prosesi sonucu elde edilenrotor hava aralıklarının görünüşüŞekil 6’da verilmiştir.

Transient AnalizModel üzerinde 500 ms boyunca0,50 ms aralıklar ile transient analizyapılmıştır. Motora 20 Nm yükmomenti uygulanmış ve yük al-tında kalkışı ve yol alması model-lenmiştir. Analiz sonucundadeğişen hava aralığına göre tork,

Şekil 4. Maxwell 2D motor tasarımı ağ örgüsü.

Şekil 5. Manyetik akı dağılımı.

Şekil 6. Torna prosesi sonucu elde edilen rotor hava aralıklarının görünüşü.

stator faz akımları ve harmonikleri,demir kayıpları ve manyetik akıdağılımı sonuçları elde edilmiştir.

Analiz Sonuçları1- Tork Grafiği: Değişen havaaralıkları ile torkun değişim gra-fikleri Şekil 7’de görülmektedir.

2- Devir Grafiği: Değişen havaaralıkları ile elde edilen devir gra-fikleri Şekil 8’de görülmektedir.3- Akım Grafiği: Hava aralıklarıdeğişimi ile akım değişim grafik-leri Şekil 9’da, akım detay gra-fikleri ise Şekil 10’da yeralmaktadır. Şekil 10'da belirti-

len akım grafikleri detayına ba-kıldığında, hava aralığına göreakım formunun tepe değerleri,1,50 mm için 15 A; 1,00 mmiçin 12,2 A; 0,75 mm için 11,25 A;0,25 mm için 10 A olduğu görül-mektedir. Böylece, hava aralığıarttıkça akımın arttığı söylenebilir.

5- Manyetik Akı Dağılımı: 1,50mm hava aralığı değeri içinmanyetik akı dağılımı Şekil12’de ve 0,25 mm hava aralığıdeğeri için manyetik akı dağılımıŞekil 13’te görülmektedir.

SonuçlarHava aralığı mesafesi değişiminin,motor verimi ve performansı açı-sından, hem avantaj hem de deza-vantaj olarak iki türlü etkisiolduğu görülebilir. Hava aralığıazaldıkça, dişlerdeki manyetikdoymaların arttığı; buna bağlı ola-rak da torkta dalgalanmaların vefaz akımında harmoniklerin oluş-maya başladığı; demir çekirdekkayıplarının arttığı görülmektedir.Öte yandan, hava aralığı azal-dıkça, hem kalkış akımlarının

Tablo 2. Motor EtiketBilgileriEtiket BilgileriÇıkış Gücü: 5 kWGerilim: 380 vAC yıldızFrekans: 50 HzDevir: 1400 rpmKutup Sayısı: 4

Tablo 3. Rmxprt AnalizSonuçlarıAnaliz SonuçlarıDevir: 1399,29 rpmStator Faz Akımı: 12,07 AStator Direnci: 1,0825 OhmÇıkış Gücü: 5,0005 kWToplam Kayıplar: 1158,17 WVerim: %81,19Tork: 34,12 NmCos phi: 0,768

Şekil 7. Hava aralıklarına göre tork grafiği.

Şekil 8. Hava aralıklarına göre devir grafiği.

Şekil 9. Hava aralıklarına göre akım grafiği.

ARGE DERGİSİ 31

hem de nominal çalışma akımla-rının azaldığı; akımın düşmesin-

den dolayı da bakır kayıplarınınazaldığı görülmektedir.

Hem verimli hem de sağlıklı çalışanbir motor tasarımı için, hava aralığıoptimizasyonunun önemi bu çalış-mada ortaya çıkmaktadır. En iyimotoru tasarlayabilmek için, dişler-deki doymaları en aza indirerekhava aralığını, imalat toleranslarınınizin verdiği ölçülerde en düşük sevi-yeye çekmenin gerekli olduğu görül-mektedir. Bu bağlamda, asenkronmotorların verimlerinin yükseltilipiyileştirilmesi çalışmalarında, havaaralığının en önemli parametreler-den birini teşkil ettiği söylenebilir.Bilgisayar destekli analizlerle para-metrik değişimlerin etkileri incele-nebilmekte ve tasarım ve üretimsüreçlerinde kolaylık sağlanmakta-dır. Bu çalışmada, ANSYS tarafın-dan geliştirilen Rmxprt ve Maxwellyazılımları kullanılarak analizler ger-çekleştirilmiştir.

Kaynaklar:[1] A. Usudum, D. Bolukbas,

"The Performance Analysesof an Induction Motor due toSpecified Fault Conditions", 28-30 Kasım 2013, ELECO2013, Bursa, Türkiye.

[1] Ahmet Hamdi SAÇKAN,Endüstri Meslek Liseleri İçin Elektrik Makinaları Cilt III, MEB (1996)

MAKALE

32 www.figes.com.tr

Şekil 10. Hava aralıklarına göreakım detay grafiği.

Şekil 12. Hava aralığı 1,50 mm için manyetik akı dağılımı.

Şekil 13. Hava aralığı 0,25 mm için manyetik akı dağılımı.

Şekil 11. Hava aralıklarına göre harmonik grafiği.