HİDRODİNAMİK KAYMALI YATAKLARDA BASINÇ ÇÖZÜMÜNÜN İYİLEŞTİRİLMESİ: YENİ BİR SAYISAL YÖNTEM
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi, Makine Müh.Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Cumhur Oktay Azeloğlu
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Bu tezde, hidrodinamik kaymalı yataklarda basınç dağılımını daha doğru hesaplamak için akışkan ataleti ve sıcaklığı dikkate alan yeni bir sayısal yöntem geliştirilmiştir. Önerilen yöntem, tek boyutlu Reynolds çözümünü sıcaklık, akışkan ataleti ve film süreksizliklerini de içerecek şekilde genişletmektedir. Çalışmada iki farklı atalet düzeltme yaklaşımı ele alınmıştır: Birinci yaklaşımda, basınç düzeltmesi için Bernoulli denklemi kullanılarak basit bir basınç düzeltme modeli oluşturulmuştur. Ancak bu yöntemin yalnızca basınç düşüşlerini hesaplayabileceği, bazı şartlarda oluşan basınç artışı durumunu hesaplayamayacağı ve dolayısıyla, farklı geometri ve şartlara sahip problemler için genelleştirilemeyeceği tespit edilmiştir. İkinci yaklaşımda ise atalet düzeltmesi, Navier-Stokes denklemlerinin atalet terimleri doğrudan kullanılarak, ortalama atalet etkisi olarak modellenmiştir. Bu yöntemin, farklı yatak geometrileri dahil olmak üzere daha genel ve doğru sonuçlar üretebileceği gösterilmiştir. Tezde, süreksizlik bölgelerinin, tekdüzesiz sonlu farklar (non-uniform finite difference method) yöntemi kullanarak, kolayca ve yeterli doğrulukta modellenebileceğini gösteren yeni bir "sanal ağ ile ayrıklaştırma yöntemi" önerilmiştir. Sürekli yatak geometrisi örneği olarak sabit eğimli yatak ve ayrıca süreksizlik örneği olarak ise Rayleigh basamaklı yataklar üzerinde yapılan doğrulama çalışmaları ile, önerilen süreksizlik modeli yönteminin tam Navier-Stokes çözümleri ile yapılan HAD (CFD) analizleriyle büyük oranda uyumlu sonuçlar üretebileceği gösterilmiştir. Süreksizliğin modellenmesi ve atalet etkisinin yanında ayrıca enerji denklemi, ortalama viskoz ısı olarak düzenlenerek, sıcaklık etkileri için de bir basınç düzeltme yaklaşımı önerilmiştir. Bu genişletilmiş yöntem ile yapılan doğrulama çalışmalarında HAD (CFD) analizlerine kıyasla, klasik Reynolds çözümünün \%50 seviyelerinde hatalı basınç hesaplayabileceği görülürken, önerilen yöntemle ise hata oranı \%15'ten daha az seviyelerde hesaplanabilmektedir. Sonuç olarak bu çalışma, tek boyutlu hidrodinamik yataklar için, süreksizliğin modellenmesi dahil olmak üzere, akışkan ataleti ve sıcaklık etkisini dikkate alan ve hesaplama süresini önemli ölçüde kısaltan, genelleştirilmiş bir çözüm yöntemi ortaya koymaktadır. Önerilen yaklaşım, kaymalı yatakların tasarım ve analiz süreçlerinde daha doğru ve hızlı sonuçlar elde edilmesine katkı sağlayarak, geleneksel hesap yöntemlerini iyileştiren yeni bir sayısal çözüm yöntemi sunmaktadır.