Stirling motoru hacim optimizasyonu ve kontrolü

Tez Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: Ahmet Koyun

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Yaklaşık yarım yüzyıldır küresel ısınma insanoğlunun gündemini meşgul etmektedir. Artan ortalama sıcaklıklar sonucu dünya genelinde oluşan iklim değişiklileri nedeniyle pek çok yerde artan kıtlık ve kuraklık görülmekte deniz seviyeleri yükselmektedir. Küresel ısınmanın nedeni olarak insanların ürettikleri sera gazları gösterilmektedir. Enerji üretim tesisleri ve genel olarak ulaşım ve nakliye araçlarında kullanılan fosil yakıtlar, sera gazları üretiminden önemli ölçüde pay sahibidir. Küresel ısınma tehdidinin sonuçlarını hafifletmek ve sürdürülebilirliğin devam ettirilebilmesi için 20. yüzyılın son çeyreğinden itibaren yenilenebilir enerji ve enerji verimliliği üzerindeki çalışmalar artmıştır. Çalışmamız amacı, yenilebilir enerji sistemlerinde ve klasik fosil yakıtlı araçların yerine kullanılabilirliği bulunan, yüksek enerji verimliliği potansiyeline sahip, Stirling çevrimiyle çalışan bir motorunun optimizasyonu ve kontrolünün yapılmasıdır. Stirling motorunun analizi için, verilen parametrelere bağlı olarak literatürde bulunan 2 farklı temel simülasyon tekniğiyle benzetimi yapılmış ve kıyaslanmıştır. Ayrıca literatürde bulunan bir yöntem ve kendi önerdiğimiz bir metot ile motorun hacimleri optimize edilerek alınan iş arttırılmış ve değerlendirilmiştir. Motorun model ve kontrol teorisiyle hız kontrolü konusunda literatürdeki çalışmalar yetersiz olduğundan, motorun kontrolü amacıyla literatürdeki motor modelinin üzerine bir kontrolcü Lyapunov teorisi ile geliştirilmiştir. Çalışmamız sonunda benzetim tabanlı olarak motordan alınan iş miktarı, benzer koşullarda çalışan optimizasyonsuz motora göre önemli ölçüde arttırılmıştır. Ayrıca kontrol tarafında yine simülasyon bazında başarıyla istenen hız referansının kontrolü elde edilebilmiştir. Fakat bu çalışmaların gerçek sistemler üzerindeki etkisinin daha güvenilir şekilde incelenmesi adına daha detaylı simülasyonlar yapılmalı ve nihai olarak sistemlerin gerçeklemesi gerekmektedir.