DERGİDEN

FİGES ARGE DergisiNisan 2013 / Sayı: 1(Nisan-Mayıs-Haziran 2013)

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

Sorumlu Yazı İşleri MüdürüAli Özgür Emekliozgur.emekli@figes.com.tr

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

Basım YeriİstanbulAda 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 HerHakkı Saklıdır. Kaynak Gösterilmek şartıyla Alıntı Yapılabilir. YayınlananEserlerin Sorumluluğu Eser SahiplerineAittir.

Aksi belirtilmedikçe tüm görseller:© ANSYS, MATHWORKS ve FİGES

Para ile satılmaz

Değerli okuyucularımız, Değerli müşterilerimiz,Dergimizin bu ilk sayısı ile Yönetim Kurulu Baş-kanımız Sayın Dr. Tarık Öğüt’ün bizi olumlu yön-lendirmesi sayesinde, bir düşümüzü dahagerçekleştirmiş oluyoruz. Kendisine, bizi bu yöndeteşvik ettiği, birçok fikir verdiği ve desteklediğiiçin, huzurlarınızda, teşekkürlerimi ve saygılarımıiletmek istiyorum.Ülkemizdeki birçok sanayi dalında, kaliteli üre-

tim yeteneği sayesinde ihracat rakamlarımız olumlu şekilde büyümüştür. Sondönemde ise dünya piyasaları değerlendirildiğinde, özgün ürün yaratma, ino-vasyon sayesinde büyüme, kalıcılığı ve sürekliliği sağlama çabaları artmıştır.Bu hedeflere ulaşmada ise firmalarımızın, sanayimizin artık araştırma ve ge-liştirme yeteneklerine sahip olması, Ar-Ge’ye önem vermekle kalmayıp gereklialtyapı, insan ve sistem yatırımlarını kalıcı bir şekilde yapması kaçınılmaz birgereksinim olarak karşımızda durmaktadır.Bu dergiyi çıkarmaktaki amacımız; sizlere Ar-Ge çalışmaları içinde önemli birrol oynayan ileri mühendislik analizleri, yani simülasyon dünyasından haberlervermek; tasarım ve ürüne yönelik konulardaki çalışmalarımızı paylaşmaktır.Mekatronik, sistem modelleme ve gömülü yazılımlar konularında, son dö-nemde bünyemizde oluşturduğumuz uzmanlıklarımızı da dergimizin sayılarındasizlerle paylaşacağız. Ayrıca, elektromanyetik alanındaki ilerlemeleri ve geliş-meleri duyuracağız.Bir diğer amacımız da dergimizi okunabilir kılmak; çalışmalarınıza, günlük ha-yatınıza ve işinize yararlı bilgileri sunabilir hale getirmektir. Bu yönde sizlerdeneleştiriler almak bizleri çok sevindirir. Paylaşmak istediğinizi konuları duymak,bizleri çok mutlu eder.Derginin yayına hazırlanmasında emeği geçen tüm arkadaşlarıma teşekkür eder,iyi bir başlangıç olmasını dilerim.

Saygılarımla,Dr. Şadi KopuzGenel Müdür

1 Dergiden

2 Figes’ten

3 FİGES’ten Haberler

4 Sinerjitürk, VakıfOlarak Yeni UfuklaraYelken Açıyor

8 Kuş Çarpma Analizleri

11 Numerik YöntemlerleRadar Kesit AlanıHesabı

14 Yakıt Pilleri

16 ANSYS 14.5 SürümüYenilikleri – Yapısal Mekanik

21 Askeri Gemi DizelMakine Egzoz SistemiTasarımı

24 Karmaşık EndüstriyelDenetim StratejilerininTasarımı ve PLC’lereUygulanması

28 Yaklaşan Etkinlikler

ARGE DERGİSİ 1

FİGES’TEN

2 www.figes.com.tr

Türk Sanayisi,y e n i l i k ç iürünler geliş-

tirme ve üretme açı-sından, adeta okun

yaydan fırladığı duruma gelmiştir. Bir taraftan, 50 yıldanberi otomobil üreten Türkiye’nin üretim tecrübesi ve oluş-turduğu yüksek nitelikli yan sanayi; diğer taraftan, devle-tin sistematik olarak 15 yılı aşan bir zamandan beriuyguladığı araştırma ve geliştirme (ARGE) teşvikleri, sa-nayimizi heyecan verici bir noktaya taşımıştır. Buna ila-veten, yaklaşık 40 yıl önce ASELSAN’ın kuruluşu ilebaşlayan, bugün ise kendi harp gemilerini tasarlayıp üret-mekte olan ve teknolojik düzeyi ile bizleri gururlandıranbir Türk Savunma Sanayisi gerçeği vardır. Türkiye, beyazeşya sanayisinde, Avrupa’nın en büyük üretim üssü duru-muna gelmiştir. Çelik üretiminde ise Avrupa’da, Alman-ya’dan sonra, ikinci sırada olduğumuzu hatırlatmakistiyorum. Ulaşım sektöründe THY, artık bir marka ol-muştur; THY’nin hedefi ise 2023 yılına kadar Avrupa’nınen büyüğü olmaktır. İstanbul’un üçüncü havalimanının,dünyanın ilk dördü arasında yer alacağını basından öğ-rendim.Gelmiş olduğumuz bu noktayı sadece korumak değil, aynızamanda daha ilerilere, “Türk Markaları” yaratarak taşı-mak zorundayız. Ülke olarak bunu yapabilecek insan vebilgi kaynaklarına sahibiz.Bir “akıllı sistemler” çağından geçiyoruz. Her geçen gündaha fazla “akıllı sistem” günlük yaşamımıza girmektedir.Bu sistemlerin ortak özelliği, daha az insan müdahalesineihtiyaç duymalarıdır. Bu tür sistemlere birçok örnek veri-lebilir: İnsansız hava araçları, insansız kara ve deniz araç-ları, şu anda deneme aşamasında olan otonom taşıtlar,akıllı binalar, akıllı ev aletleri, akıllı telefonlar... Bu sis-temlerdeki “akıl” denilen şeyin; algılayıcılar, entegre dev-reler ve bu donanımın içine gömülmüş olan yazılımlardanoluşan bir sistem olduğunu unutmayalım. Bu sistem, gün-lük hayatımızda kullandığımız her şeyin içinde olabilir.Peki, bu cihazların “akıllı” olmasının bize faydası nedir?Cevap basit: Kullanım hatalarından kaynaklanabilecekrisklerin en aza indirgenmesi, enerji verimliliği, konfor;kısacası bizlere getirdiği daha yüksek yaşam kalitesidir.Akıllı sistemler açısından sanayimizin hangi düzeyde ol-

duğuna bir göz atalım: Savunma sanayimizin oldukça iyibir noktada olduğu söyleyebiliriz. Savunma ve havacılıksektörleri, her zaman ve her yerde yenilikçiliğin önderi ol-muştur. Beyaz eşya sanayimizin de teknoloji ve yenilikçi-likte dünyanın en iyileri ile yarıştığını söyleyebiliriz.Otomobilin “Dört Tekerlekli Bilgisayar”a doğru geliş-mekte olduğunu dikkate alırsak, otomotiv sanayimizinakıllı sistemler yönünde büyük gelişme potansiyeline sahipolduğu söylemek yanlış olmaz. Bu noktada, Otomotiv Sa-nayi Derneği (OSD) ve Taşıt Araçları Yan SanayicileriDerneği (TAYSAD)’ne önemli görevler düşmektedir.Ürünlerimizi dünya piyasalarında daha güçlü bir şekildepazarlayabilmek için, güçlü markalar yaratmak zorundayız.Güçlü markalar yaratmanın yolu da daha fazla yenilikçi-likten ve ARGE’den geçmektedir. Bunun bilincinde olanmevcut TAYSAD yönetimi “Güçlü Sanayi-GüçlüMarka” sloganını benimsemiştir. Biz de bir ARGE şirketiolarak bir adım daha atarak “Güçlü Türkiye için GüçlüARGE” diyoruz.ARGE kavramının çok farklı sektörlere ve uygulamalarauzanabileceğini göz önünde bulundurarak kendimiz içinbir sınırlama getirmek zorundayız. Bizim ARGE dünya-mız, uygulamalı fizik ve matematik ile bunu tamamlayankomşu alanlar olacaktır. Örneğin ölçüm ve test dünyası,bunun ayrılmaz bir parçasıdır. Aynı zamanda bilgisayardünyası da bir ARGE mühendisinin “olmazsa olmazı”dır.Elinizde ilk sayısını tuttuğunuz bu dergi, bir ARGE şirketiolan FİGES’in, hep bir hayali olmuştur. Sanal modellemeteknolojileri, matematiksel modelleme yöntemleri ve çö-zücüler gibi konulara da bu dergide yer vererek, ARGEkültürünün sadece sanayide değil, aynı zamanda orta öğ-renimde ve elbette üniversitelerimizde yayılmasına birnebze katkıda bulunmak istiyoruz. Belirli bir ölçüdeARGE mevzuatı hakkında okurlarımızı güncel bilgilerledonatmak, diğer bir hedefimiz olacaktır. Sizlerden gelecekönerileri çok önemseyeceğiz. Arzumuz, bu dergi vasıtasıylasanayicilerimiz, mühendislerimiz ve öğrencilerimiz ara-sında sinerji yaratarak ARGE heyecanının yayılmasınakatkıda bulunmaktır.Bir hayalimizi daha hayata geçirdiğimiz ve her sayısındayeni bilgileri sizlere ulaştıracağımız dergimizi, keyif alarakokumanızı diliyorum.Saygılarımla,

Güçlü Türkiye içinGüçlü ARGE

Dr. Tarık ÖğütYönetim Kurulu BaşkanıFİGES A.Ş.

ARGE DERGİSİ 3

FİGES’TEN HABERLER

OSTİM Atölyemiz Açıldı4 katlı, 400 metrekare toplam alana sahip atölyemiz, anahtarteslim projelerimizdeki ürünlerinmontajı, testi ve gerekli ölçümlerinyapılması amacıyla kullanılacak.Yakın zamanda gerekli makine yatırımlarını yaparak prototip üretimine de başlamayı hedefliyoruz.

Abu Dhabi'de, IDEX Fuarı'ndaydıkBirleşik Arap Emirlikleri’nde, 17-21 Şubat tarihleri arasında düzenlenen IDEX fuarında(www.idexuae.ae), Savunma

Sanayii Müsteşarlığının liderliğinde;FNSS, Otokar ve ASELSAN gibigurur kaynağımız Türk firmalarıylabirlikte, 10-A26 numaralı standımızda yer aldık.

EurasiaRail Fuarında Stant Açtıkİstanbul'da, 7-9 Mart tarihlerinde,EurasiaRail fuarında (www.eurasiarail.eu) açtığımız stantile yer aldık. Ulaştırma, Denizcilikve Haberleşme Bakanı Sayın BinaliYıldırım'ın açılışını yaptığı fuardakiyerli katılımcı firmalardan biriolmak bizi gururlandırdı.

Türkiye Rüzgâr Enerjisi Birliği Üyesi OldukTürkiye’nin rüzgâr enerjisi potansiyelinin ülke ekonomisine kazandırılması doğrultusunda çalışmalarda bulunan Türkiye Rüzgâr Enerjisi Birliği (TÜREB), bualanda Türkiye’deki en güçlü siviltoplum kuruluşudur. TÜREB, aynızamanda, Avrupa Rüzgâr Enerjisi Birliği (EWEA)'nin de resmi anlamdaTürkiye şubesi olarak çalışmaktadır.

Anadolu Raylı Ulaşım Sistemleri KümelenmesiÜyesiyizTürkiye’nin raylı ulaşım sistemlerindekiher türlü ihtiyacının yerli sanayicitarafından üretilebileceğini savunanraylı ulaşım sistemleri sanayicileri, destekleyici kurum ve kuruluşları ilebirlikte “iş birliği ve güç birliği”inancıyla bir araya gelerek, “Anadolu Raylı Ulaşım SistemleriKümelenmesi” (ARUS)’ni (anadoluraylisistemler.org) oluşturdu. FİGES olarak biz deARUS'a üye olduk.

Aldığımız Ödül ve Teşekkürlern FİGES, savunma sanayisine yaptığı katkılardan dolayı Bursa Valiliği

tarafından teşekkür belgesi ile onurlandırılmıştır (Ocak 2013).n Bilişim Sektörü İş Adamları Derneği (BİSİAD) tarafından düzenlenen

BİSİAD Bilişim Ödülleri töreninde FİGES, Stratejik Sektörde Yazılım Geliştiren En Başarılı Şirket Ödülü’nü aldı (Ocak 2013).

n Dünyanın önde gelen sonlu elemanlar yazılımı ANSYS’in geliştiricisi olan, aynı zamanda temsilciliğini yaptığımız ANSYS Inc. firmasının 2012 yılıiçin verdiği Dominator Nominee(Başarılı Distribütör) Ödülü’nüFİGES aldı. Bu ödülü almamızdaki katkılarından dolayı, tüm müşterilerimize teşekkür ederiz (Şubat 2013).

n FİGES, TEI tarafından, 2012 ticari yılına ait “Firma Performans Değerlendirmesi” sonucunda A sınıfı tedarikçi olarak değerlendirilmiştir (Şubat 2013).

FİGES 2013’e Giriş ToplantısıHer yılbaşında olduğu gibi, bu yıl da 11 Ocak’ta, İstanbul’da, The Green Park Pendik Hotel’de, tüm FİGES çalışanları bir araya gelerek, geride bıraktığımız yıl ile ilgili değerlendirmeler yaptık ve 2013'e ilişkin vizyon ve hedefleri paylaştık. Dört şehirdeki ofislerimizde çalışan doksanı aşkın personelimiz birbiriyle biraz daha kaynaşarak2013 için motivasyonlarını ve görevdeşliklerini güçlendirdiler.

RÖPORTAJ

4 www.figes.com.tr

FİGES ARGE Dergisi: AbdullahBey, okuyucularımıza kendinizi kısaca tanıtabilir misiniz?Abdullah Raşit Gülhan: Öncelikleizninizle FİGES’in bir dergi çı-karma girişimi hakkında düşünce-lerimi aktarmak istiyorum. FİGES,benim için farklı konumda olan,kalbimde yer eden birkaç firmadanbirisi. Türkiye’de teknoloji üreten,hizmet ihraç eden ve bunu dünyaölçeğinde başarı ile yapan bir fir-mamız. Bu gibi firmalarımıza dev-letin, ilgili sektörleri yönetenyöneticilerin ve bu sektörlerdekidiğer oyuncuların özel önem ver-mesi, tabiri caiz ise onları bir Bo-hemya kristali, Faberge yumurtasıgibi koruması, itina göstermesi ge-rektiğine inanırım.FİGES, birçok firmanın aksine, sa-dece kendisi kazanmak yerine, herzaman olduğu gibi yine ülkeye ka-zandırmayı tercih etmiş ve zor birgöreve soyunmuştur. Dergi çıkar-mak, bilim ve teknoloji duayenle-rini bir araya getirmek ve böyleceülkeye katkı sağlamak, her türlütakdirin ötesinde bir davranış ol-makla beraber, son derece de güçbir çalışmadır. Ancak, FİGES’e ya-kışan da bu: Güçlüklerin üstesindengelmek ve ülkeye kazandırmak. Buyeni girişiminizi kutluyor ve üstünbaşarılar diliyorum.Okuyucularınıza kısaca kendimi ta-nıtmak da isterim. Üniversite içinAnkara’ya gelinceye kadar; önceKastamonu Araç’ta başlayan haya-tıma, Muğla Fethiye’de devamettim ve ilk, orta ve lise eğitimimiİzmir’de tamamladım. Ankara Üni-versitesi Fen Fakültesi Fizik Mühen-disliği bölümünü 1983 yılındabitirerek kariyerime Fizik Mühen-disi olarak başladım. Bir yandan ça-lışırken diğer yandan yükseklisansımı tamamlayarak Fizik Yük-sek Mühendisi unvanıyla iş haya-tıma devam ettim. Telsiz GenelMüdürlüğü adıyla bilinen kurumda,önce Elektronik Test ve Ölçüm La-boratuvarı’nın kuruculuğunu yap-

Sinerjitürk,Vakıf OlarakYeni UfuklaraYelken Açıyor

tım. O laboratuvarın ilk mühendisive bilahare müdürü oldum. Uzundönem, sadece laboratuvarda ölçtü-ğümüz cihazlar Türkiye’ye girebili-yor veya kullanılabiliyordu. Telsizcihazları, uydu cihazları, pager ci-hazları ve artık kullanılmayan veyaçok az kullanılan NMT cihazları,yani araç telefonları gibi her türlütelsiz haberleşme cihazlarının tekgeçiş noktası o laboratuvardı. Dahasonra, yine Telsiz Genel Müdürlü-ğünde, Radyo Televizyon YayınlarıŞube Müdürlüğü ve ElektronikÖlçüm Laboratuvarları Şube Mü-dürlüğü görevlerinde bulundum.ABD’ye gittim ve orada, SCAWorld Wide Marketing adlı bir şir-ket kurdum. Sonra Türkiye’ye dön-düm ve Sony’nin Türkiyetemsilciliğinde çalıştım. BuradaRadyo-Televizyon Vericileri veRadyo Stüdyoları Grup Direktörüolarak görev yaptım. Daha sonra,Motorola ve Harris gibi dünya ça-pında önemli markaların Türkiyetemsilcisi olan SETKOM ŞirketlerGrubu’nda Genel Koordinatör ola-rak görev yaptım.2000 yılında, Kurul Üyesi olarak Te-lekomünikasyon Kurumunu kur-makla görevlendirilen ekibin içindeyer aldım ve Kurul II. Başkanı olarak2004 yılında görevimi tamamladım.Bu görevimden sonra, ARG Danış-manlık Şirketi’ni ve Sinerjitürk Plat-formu’nu kurdum. Gördüm kiSinerjitürk, ülkemize çok yarar sağ-layacak. O yüzden ticari faaliyetle-rimi bitirdim. Vaktimin tamamınıülkemizde teknoloji geliştirmeye veSinerjitürk’e ayırdım. SinerjitürkEtkin İş ve Güç Birliği Vakfının ku-ruluşu, 9 Kasım 2012 tarihli T.C.Resmi Gazetesi’nde yayınlanarak ta-mamlandı. Halen Sinerjitürk VakfıMütevelli Heyeti ve Yönetim KuruluBaşkanı olarak çalışmalarımı sürdü-rüyorum.

FİGES ARGE Dergisi: Sinerjitürknasıl ortaya çıktı? Amaçları nelerdir?Abdullah Raşit Gülhan: DPT’nin 5 yıllık kalkınma planlarının hazırlan-masında aldığım çeşitli görevlerden ya-rarlanarak, Sinerjitürk kapsamındahangi sektörler önemlidir diye düşün-düm ve 8 ileri teknoloji alanında, çe-şitli ülkelere dağılmış Türk işkadınlarını, iş adamlarını, akademis-yenleri ve profesyonel yöneticileri biraraya getirecek, Türkiye’yi muasır me-deniyetler üstünde bir seviyeye çıkar-tacak, Başbakanımızın ifadesi ileTürkiye’yi “Lider Ülkeler” arasına so-kacak bir çalışmanın yapılmasınınelzem olduğuna inandım. Sinerjitürk,bu düşünce üzerine inşa edildi. 2006 yı-lında, 830 kişiye yolladığım bir e-postaile “bunu nasıl kurmalıyız” tartışmala-rını başlattım. 2007 yılında, Ulaştırma,Denizcilik ve Haberleşme BakanımızSayın Binali Yıldırım’ın da katıldığı 35kişilik bir yemekte, bu fikrimi anlattım.Çok büyük bir ilgi ve kabul gördü. On-lara gerçekten şükranlarımı sunuyo-rum. Bugün, 81 ülkede, 260 bini aşanyurttaşımıza erişiyoruz. Sinerjitürk’ünamaçlarını; temel olarak bu ülkeylegönül bağı olan, kalkınmasını arzueden, dini, etnik kimliği ve hatta mil-liyeti ne olursa olsun bu ülke ile bağkurmuş vatandaşlarımızı ve yurttaşla-rımızı bir araya getirmek; ülkemizinkalkınmasına katkı sağlamak; yurt dı-şındaki profesyonellerimizin daha üstkonumlara gelmelerine katkı sağlamak

ve gerek yurt içindeki gerekse dışındakişirketlerimizin daha büyük, daha güçlüve teknoloji üreten şirketler olmalarınakatkı sağlamak olarak özetleyebilirim.

FİGES ARGE Dergisi: Sizi Sinerjitürk’ü kurmaya iten temelneden ne oldu?Abdullah Raşit Gülhan: Türkiye,dünyanın önde gelen ekonomileriarasında -büyük önderin çok bilinenveciz ifadesi ile “Muasır medeniyet-lerin üstünde”- teknoloji üreten veteknolojiye yön veren bir ülke ola-caksa ülkenin insan kaynaklarınıntümünden yararlanması gerektiğinidüşündüm. Bu çok önemli beşerikaynağın heba edilmemesi gerekir.Dünyanın birçok yerinde, akademis-yenlerimiz, iş kadınlarımız / adamla-rımız ve profesyonel yöneticilerimizvar. Bunların önemli bir kısmı, sonderece başarılı çalışmalara imza atı-yorlar; ancak biz onların yaptığı ba-şarılı çalışmalardan, hatta onlarınvarlığından bile haberdar değiliz diyedüşünerek Sinerjitürk Platformu’nu,2007 yılında kurdum. Düşününce,amacın, öncelikle beşeri kaynağımız-dan tam olarak yararlanmak oldu-ğunu söyleyebilirim. Sinerjitürk için;“Beyin Göçümüzü Beyin GücümüzeDönüştürme” projesidir diyebilirim.

FİGES ARGE Dergisi: Sinerjitürk’teöncelik verdiğiniz uygulama alanlarınelerdir?

ARGE DERGİSİ 5

Dünyanın birçok yerinde, akademisyenlerimiz, iş kadınlarımız / adamlarımız ve profesyonel yöneticilerimiz var. Bunların önemli bir kısmı, son derece başarılı çalışmalara imza atıyorlar; ancakbiz onların yaptığı başarılı çalışmalardan, hatta onların varlığından bile haberdar değiliz diyedüşünerek Sinerjitürk Platformu’nu, 2007 yılındakurdum. Düşününce, amacın, öncelikle beşeri kaynağımızdan tam olarak yararlanmak olduğunusöyleyebilirim. Sinerjitürk için; “Beyin GöçümüzüBeyin Gücümüze Dönüştürme” projesidir diyebilirim.

RÖPORTAJ

6 www.figes.com.tr

Abdullah Raşit Gülhan: SinerjitürkVakfı, şimdilik 8 ileri teknoloji alanı ileilgileniyor. Bu alanları şöyle sıralayabi-lirim:1. Endüstriyel Tasarım,2. Enerji,3. Gemi İnşa,4. Nanoteknoloji,5. Otomotiv,6. Sağlık Teknolojileri

(biyomedikal, ilaç, tıbbi cihaz, biyoteknoloji vb.),

7. Savunma-Uzay-Havacılık,8. Telekomünikasyon-BilişimBu alanlar, bizim, şimdilik kaydı ile be-lirlediğimiz alanlar. Teknolojideki ge-lişmeye paralel olarak veya ülkemizingereksinimlerine bağlı olarak bu alan-lara yeni alanlar ekleyebilir veya bualanlardan bazılarını çıkartabiliriz.

FİGES ARGE Dergisi: Sinerjitürkne tür çalışmalar yürütüyor?Abdullah Raşit Gülhan: Etkinliklerdüzenliyoruz. Zira etkinlikler, düşünce-mize göre, iş birliğinin temeli olan ta-nıma, dostluk oluşturma ve dostluklarıpekiştirmek için elzem. Bu açıdan et-kinlikler bizim için önemli bir araç;fakat Sinerjitürk, bir etkinlik düzen-leme vakfı değil.

Öncelikle, belirlediğimiz teknoloji alan-larında halen faaliyet gösteren Türk şir-ketlerinin ve Türk profesyonellerininayrıntılı listesini hazırlamak istiyoruz. Buanlamda iki veri tabanı hazırlığımızıyaptık. Hemen anlaşılabileceği gibi buveri tabanları; “Türk Şirketleri Veri Ta-banı” ve Türk Profesyonelleri Veri Ta-banı” olacak. Bu konuda bir denemeçalışması da gerçekleştirdik. Altyapımızıuygun ve tam güvenli hale getirince, buçalışmayı başlatacağız. Herhangi biryurttaşımız veya şirketimiz, örneğin“Andorra’da otomobil lastiği işinde birşirketimiz veya profesyonelimiz var mı?”diye sorduğunda, ona bu konuda destekolacağız. Öte yandan, ülkemizin ihti-yaçlarına uygun olarak, üniversitelerdekuracağımız öğrenci topluluklarıylabirlikte, yurt dışında yüksek lisans vedoktora yapmak isteyen öğrencileri-mize destek sağlayacağız. Üniversitele-rin kıstaslarını sağlamaları koşulu ileyurt dışında, ülkemizin ihtiyaç duy-duğu tezleri yapmak üzere ilgili prog-ramlara katılmalarına yardımcıolacağız.Yurt içinde ve dışında çeşitli etkinliklerdüzenleyerek şirketlerimizin ve profes-yonellerimizin birbirlerini tanımlarınave şirketlerimizin kabiliyet ve kapasite-leri hakkında farkındalık oluşmasınakatkı sağlayacağız.Yönetmeliği üzerinde çalışmalaradevam ettiğimiz yurt dışı temsilcilikle-rimizi, yakın zamanda resmen kuraca-ğız. Bugüne kadar temsilcilerimiz, gayriresmi olarak bize destek veriyorlardı.Onları resmen görevlendirmiş olacağız.Teknolojideki gelişmeleri yakından iz-leyerek ve teknolojinin gelişme eğili-mini inceleyerek; kamu kurumları

tarafından hazırlanan kalkınma plan-ları gibi çeşitli çalışmalara katkı sağla-yacak, çeşitli strateji raporlarıhazırlayacağız. Bilgi Teknolojileri veİletişim Kurumu Başkanımız ve Sa-vunma Sanayii Müsteşarımız ile pay-laştığımız ve olumlu düşüncelerini dealdığımız strateji gruplarımızı oluştu-racağız. Burada hepsini sayamayaca-ğım birçok alana yaygınlaştıracağımızfaaliyetlerimizi, ülkemize hizmeti önplanda tutarak, fikirsel olarak destekverecek dostlarımızın katkılarıyla ger-çekleştirmeye çalışacağız.

FİGES ARGE Dergisi: Sinerjitürk’ünbir vakıf haline gelmesinin nedenleri ve avantajları hakkındaneler söyleyebilirsiniz?Abdullah Raşit Gülhan: Evet, dahaönce de ifade ettiğim üzere, Sinerji-türk Vakfı, 9 Kasım 2012 tarihinde,T.C. Resmi Gazete’de yayınlanantebliğ ile kuruluşunu gerçekleştirmişoldu. 9 kurucusu var. Benim dışımda;Abdullah Çörtü, Cihat Bilal, İlhanBarlas, Murat Dursun, Özhan Koca-man, Refik Demirci, Tolga Belen veUmut Taştan isimli dostlarımızla bir-likte kurduk. Kendileri SinerjitürkVakfı, dolayısı ile ülkemiz için özve-riyle gayret göstermekteler.Vakıf kuruluncaya kadar, Sinerjitürkbir platform olarak çalışmalarını sür-dürdü. Bildiğinizi üzere platform yapı-sının Türk hukukunda bir tanımı vekabulü yok. Bu bakımdan vakıf statü-sünü kazanmamız, öncelikle devletimiznezdinde kabul edilir bir kimliğimiz ol-ması anlamına geldi. Bu nedenledir ki,Sayın Cumhurbaşkanımız ve SayınBaşbakanımız başta olmak üzere, çeşitli

Öncelikle, belirlediğimiz teknoloji alanlarında halen faaliyet gösteren Türk şirketlerinin ve Türk profesyonellerinin ayrıntılı listesini hazırlamakistiyoruz. Bu anlamda iki veri tabanı hazırlığımızıyaptık. Hemen anlaşılabileceği gibi bu veri tabanları; “Türk Şirketleri Veri Tabanı” ve Türk Profesyonelleri Veri Tabanı” olacak.

Bakanlarımızdan ve üst düzey yöneti-cilerimizden randevu talebinde bulun-duk. Sayın Cumhurbaşkanımız, çeşitliBakanlarımız, çeşitli kamu yöneticile-rimiz ve sivil toplum örgütü başkanla-rımız ile görüştük. İleriye yönelikmüşterek çalışmalar yapabilmek, dahabaşarılı çalışmalara imza atabilmek hu-susunda onların değerli öneri ve değer-lendirmelerinden istifade ettik.Son olarak; biz vakfımızı kurarken bir-çok vakfın aksine, mümkün olduğuncaşeffaf bir yapı kurmayı, hesap verebilirolmayı arzu ettik. Vakfımız, bağımsızbir denetçi tarafından denetlenecek.Bu da ileride, vakfımıza bağışta bulu-nan, destek veren kuruluşlarımızagüven verecek. Bunu platform çatısıaltında yapmamız mümkün değildi. Bunedenle 2007 yılından itibaren, kim-seden bağış ve maddi destek almadançalışmalarımızı kendim finanse ettim.

FİGES ARGE Dergisi: Türkiye’nin,2023’te, dünyanın ilk 10 ekonomisiarasına girme hedefi var. Ayrıca şimdiden 2035 ve 2071 vizyonlarından da bahsediliyor. Bu paralelde, Sinerjitürk’ün geleceğe ilişkin vizyonu nedir? Sinerjitürk gelecekte neler yapıyor olacak?Abdullah Raşit Gülhan: Başta da be-lirttiğim üzere, Sinerjitürk olarak bizimhedefimiz; “muasır medeniyetlerin” üs-tüne çıkmak. Başbakanımızın ifadesi ileTürkiye’nin lider ülke olmasına katkısağlamak. Bu açıdan bakınca, biraz ha-yalperest bir yaklaşım olarak görülse debizim hedefimiz, ülkemizin lider ülkeolması; katkı sağlamak istediğimizhusus da bu. Sinerjitürk Vakfı olarak;öncelikle yurt içindeki ve dışındakiTürk şirketlerinin arasındaki iş birliği-nin gelişmesini destekleyeceğiz ve dün-yada teknolojik gelişmeler ile yeniortaya çıkan disiplinlerdeki tüm geliş-meleri ülkemize kazandıracak yapılarınve verimli teknoloji transfer ofislerininkurulmasına katkı sağlayacağız veya bumerkezleri oluşturacağız. Sinerjitürk,oluşturacağı strateji grupları ile ileri tek-noloji ile sınırlı kalan bir çerçeve içinde,

ülkemizin kalkınmasına bir düşüncekuruluşu olarak katkı sağlayacak; poli-tikaların oluşmasında rol alacak önemlibir merkez olmak arzusundadır. Öteyandan, halen 81 ülkede 260 bin kişiyiaşan ağımızı daha da genişleteceğiz veoluşturacağımız veri tabanları ile şirket-lerimize ve profesyonellerimize dahagüçlü destek verir olacağız. Bu anlamda,kendimizi, ileride, ülkemizin kalkınmasıyolunda has, içten ve özverili bir hiz-metkâr olarak görmeyi arzu ediyorum.

FİGES ARGE Dergisi: Sinerjitürk’ekatılmak ya da katkıda bulunmakisteyen kişiler neler yapabilir?Abdullah Raşit Gülhan: Önümüzdekiüç yıl boyunca, Sinerjitürk Vakfına üyekabul etmeyeceğiz. Mütevelli Heyetiolarak, Sinerjitürk’ün kurumsallaşma-sını tam olarak tamamlayarak, dahabaşarılı bazı çalışmaları gerçekleştirdik-ten sonra, bu çalışmalarla müstakbelvakıf üyelerinin karşısına çıkmak isti-yoruz.Ancak, Sinerjitürk’ün e-posta liste-sine, her okuyucunuzun ve okuyucu-larınızın dostlarının katılmasınıgönülden arzu ederim. Ara ara yolla-dığımız elektronik iletilerimizle biz-den haber alabilirler veçalışmalarımıza katkı sağlayabilirler.Oluşan iş birliği ortamında, biz deonlara katkı sağlayabiliriz. Ayrıca Si-nerjitürk’ü LinkedIn, Facebook,XING, Twitter ve Google+ gibiplatformlardan da takip edebilirler.Yakında yenileyeceğimiz İnternet say-famızın, tüm profesyonellerimize vetüm şirketlerimize destek verecek,katkı sağlayacak önemli bir platformolacağına inanıyor ve bu konuda çalış-malarımızı sürdürüyoruz.Sinerjitürk Vakfı, sizlerin, tüm dost-larımızın bağışlarını kabul etmekte-dir. İsteyenler, Vakıflar BankasıCumhurbaşkanlığı Şubesi nezdindeaçılan Sinerjitürk Etkin İş ve GüçBirliği Vakfı’nın hesabı aracılığıylabağış yapabilirler.

ARGE DERGİSİ 7

Sinerjitürk, oluşturacağıstrateji grupları ile ileriteknoloji ile sınırlı kalanbir çerçeve içinde, ülkemizin kalkınmasına bir düşünce kuruluşuolarak katkı sağlayacak;politikaların oluşmasındarol alacak önemli bir merkez olmak arzusundadır. Öte yandan,halen 81 ülkede 260 binkişiyi aşan ağımızı dahada genişleteceğiz ve oluşturacağımız veri tabanları ile şirketlerimizeve profesyonellerimizedaha güçlü destek verirolacağız.

MAKALE

8 www.figes.com.tr

1. GirişHava araçları ile kuşların havada çarpışması durumu (İngi-lizcesi bird strike), uçuş güvenliğini etkileyen önemli etmen-lerden biridir ve büyük maddi hasara ve bazı durumlarda,can kayıplarına yol açabilir. Bu kazalardan dolayı oluşan se-nelik hasar, ABD’de 400 milyon dolar, tüm dünyada ise 1,2milyar dolar olarak tahmin edilmektedir [1].Birçok olası kuş çarpmasının, kuşların son anda yön değiş-tirmeleri neticesinde önlendiğine inanılmaktadır. Ancak,özellikle kuşlara yön değiştirmeleri için çok az bir zaman bı-rakan uçaklar, yüksek hızlarda hareket ettikleri için büyükbir tehlike ile karşı karşıyadır. Uluslararası Sivil HavacılıkÖrgütü (International Civil Aviation Organization /ICAO) raporlarına göre, kuş çarpışmalarının yüzde 90 gibibüyük bir çoğunluğu, havaalanları yakınında ve kalkış yada iniş sırasında meydana gelmektedir. Çarpmaların çoğun-luğu, etkisini hava aracının ön kısımlarında gösterirken, bir-çok durumda da kuş, hava aracının jet motoru tarafındanemilir ve motorun pallerinin ve gövdesinin hasara uğrama-sına neden olur.

Darbenin kuvveti; çarpan hayvanın ağırlığına, yönüne vedarbe esnasındaki hız farkına bağlıdır. Aracın ağırlığı genel-likle göz ardı edilir; çünkü çoğunlukla çarpan hayvanla kı-yaslandığında çok daha büyüktür. Darbenin enerjisininbüyüklüğü, hız farkının karesi ile orantılı olarak artar.Kuş çarpmasının etkilerinin test ortamında tekrarlanamı-yor olması, bu etkilerin bilgisayar ortamında hesaplamalımekanik yardımıyla benzetilmesini şart koşmaktadır. Buanalizlerin ürün geliştirme aşamasında kullanılması, ka-yıpların asgari değerlerde tutulması açısından büyük önemtaşımaktadır. Analiz sonuçları, malzeme değişikliği ve ya-pısal / geometrik iyileştirmelerin belirlenmesinde, tasarımaönemli girdiler sağlayabilmektedir.Bu makalede, kuş çarpması analizlerinin detaylarına deği-nilmiş ve bu analizler üzerinden, farklı diskritizasyon me-totlarının karşılaştırması yapılmıştır. Kuş çarpmaanalizinde kullanılan SPH (Smoothed-Particle Hydrody-namics) nümerik diskritizasyon metodunun, Lagrange,Euler ve ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) gibi diğermetotlarla çözüm süresi, modelleme ve gerçeğe yakınlık

Kuş ÇarpmaAnalizleriGüralp BaşaranYapısal Analiz MühendisiYapısal Analiz ve Tasarım Ekibi - Ankara

Şekil 1. Kuş çarpması sonucu oluşan hasara örnek [2]

© FO

RÇ

A A

ÉR

EA

BR

ASILE

IRA

© FO

RÇ

A A

ÉR

EA

BR

ASILE

IRA

yönünden kıyaslamaları yapılmıştır. Bu metotlar arasında,SPH yöntemi ile uçak kanadına kuş çarpması benzetimi-nin bir örneği, ANSYS LS-Dyna yazılımı kullanarak ya-pılmıştır.

2. Lagrange, Euler ve ALE YaklaşımlarıKuş çarpma analizlerinde en yaygın yaklaşım, kuşun, analizortamında silindirik, elipsoid veya yarım küresel katı olarakmodellenmesi ve malzeme özelliklerinin, suyun malzemeözelliklerine yakın seçilmesidir. Kuşun nümerik diskriti-zasyonu Lagrange, Euler, ALE veya SPH yaklaşımı uygu-lanarak sağlanabilir.Lagrange yaklaşımı, malzeme koordinat sistemini kullanır.Bu sistem, Lagrange koordinatları olarak da bilinir. Düğümnoktaları, geometriyle beraber hareket eder. Tek bir ele-man içerisindeki kütle korunur ve elemanlar arası kütletransferi olmaz. Bu nedenle deformasyon sonrası malzemesınırlarını veya dış yüzey konturunu, diğer metotlara naza-ran daha doğru tanımlar. Bu yöntemin en önemli avantajı,analiz süresinin diğer yöntemlere nazaran daha kısa olmasıve düşük deformasyon değerleri için sonuçlardaki güveni-lirliğinin daha fazla olmasıdır. Lagrange yönteminde ge-nelde karşılaşılan problem, yüksek deformasyon miktarlarısonucunda ağ yapısındaki elemanların kalitesinin değiş-mesine bağlı olarak, sonuçların hassasiyetinin ve nümerikstabilitenin daha düşük gerçekleşmesidir. Yüksek defor-masyonların görüldüğü analizlerde, Lagrange yaklaşımındahassasiyet yakalamak için “remeshing” yapılabilir; ancakbu işlem de analiz süresini arttıran bir faktördür ve her geo-metride istenen kalitede bir ağ yapısı oluşturamayabilir.Bunun yanında, Lagrange ağ yapısı oluşturmanın karmaşıkgeometrilerde güç olması da bu yaklaşımın dezavantajlarıarasındadır.Euler metodu, çoğunlukla akış analizlerinde tercih edilir.Ağ yapısı uzayda sabit ve hareketsizdir. Malzeme, ağ yapı-sının içinden akar; dolayısıyla Euler elemanlarının arasındakütle transferi olmaktadır. Malzemenin dış yüzeyi de sabitağ yapısı içerisinden aktığı ve yer değiştirdiği için boşluk(veya hava) da modellenmelidir. Her bir eleman veyahücre içerisinde birden fazla akışkan veya gaz bulunabil-mektedir. Ağ yapısı malzemeyle beraber hareket etmediğive uzayda sabit olduğu için bozulması veya doğruluğunukaybetmesi gibi bir sorun bulunmamaktadır. Euler meto-dunun en büyük dezavantajlarından birisi, Lagrange’a na-zaran eleman formülasyonunun çok daha fazla hesaplamaiçermesi ve dolayısıyla da analiz süresinin uzun olmasıdır.ALE metodu ise Lagrange ve Euler yaklaşımlarının birle-şimidir. ALE elemanları arasında Euler’de olduğu gibi kütletransferi olabilmektedir ve eleman içerisinde birden fazlamalzeme bulunabilmektedir (İngilizcesi multi-materialALE). Ancak Euler’den farklı olarak ağ yapısı, uzayda mal-zeme noktalarından bağımsız olarak hareket edebilmekte-dir. ALE, tek bir malzeme üzerinde kullanıldığı durumda

(İngilizcesi single-material ALE), düğüm noktaları, mal-zemenin serbest yüzeyini takip edecek şekilde hareket ede-bilmektedir. Bu modelleme yöntemi, daha çok katıcisimler için kullanılır. Bu durumda, malzemenin sadecekendi içerisindeki elemanları arasında kütle transferi ol-makta, serbest yüzeydeki düğüm noktaları yine yüzeydekaldığından dolayı boşluğun (veya havanın) modellenme-sine gerek kalmamaktadır.

3. Ağsız Yöntemler ve SPH YaklaşımıSonlu elemanlar metodundan farklı olarak, ağsız yöntem-lerde çözüm bölgesi, noktasal parçacıklarla (nodlarla) mo-dellenir. Her parçacığın temsil ettiği hacme tekabül edenbir kütle değeri vardır. Bu nodları birbirine bağlayan ele-manlar bulunmamaktadır. Bu özellik, bütün ağsız yöntem-ler için ortaktır. Sonlu elemanlarda, her eleman için lokalşekil fonksiyonları tanımlanırken, ağsız yöntemlerde, par-çacıklar için global tek bir şekil fonksiyonu tanımlanır.SPH yöntemi de bir ağsız yöntemdir; parçacıklar malzemenoktalarını takip ettiği için, bir tür ağsız Lagrange yöntemiolarak da tanımlanabilir.

Ağsız yöntemler, genellikle, sonlu elemanlar yöntemindekarşılaşılan olumsuzlukların aza indirilmesini sağlamak içingeliştirilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi; malzeme aşınma,kırılma, kopma ve ayrılma senaryolarından doğan süreksiz-likler için özel modelleme teknikleri kullanılmasını gerektir-mektedir. Bu tarz senaryolarda ağsız yöntemlerin (veyaSPH’nin) Lagrange modellemeye karşı avantajı, yüksek de-formasyonlarda doğruluğunun ve stabilitenin bozulmamasıve malzeme kopması ve ayrılması gibi durumları daha kolayele alabilmesinden kaynaklanır. Aynı zamanda, parçacıklarladiskretizasyon oluşturulurken eleman tipi, büyüklüğü ve ka-litesi gibi kaygılar bulunmadığı için, karmaşık geometrilerçok rahatlıkla SPH nodlarıyla diskretize edilebilmektedir.Euler ve ALE metotlarıyla karşılaştırıldığı zaman SPH’ninen önemli özelliği, malzeme sınırlarını ve serbest yüzeylerini,doğruluğu yüksek bir şekilde benzetebilmesidir.

ARGE DERGİSİ 9

Şekil 2. (1) Lagrange, (2) Euler, (3) ALE yöntemlerinde ağ yapısı davranışı [3]

Şekil 3. SPH nodlarıve I nodunda tanımlışekil fonksyonu.

MAKALE

10 www.figes.com.tr

Ayrıca ALE yaklaşımının, SPH ve Lagrange yaklaşımına na-zaran, temas kuvvetlerinin hesaplanmasında yeterli derecedeverimli olmadığı söylenebilir. Bu durum, ALE ağ yapısının yo-ğunlaştırılması ile çözülebilir; fakat bu da analiz çözüm süresinidiğer iki yaklaşıma göre oldukça fazla uzatacaktır

4. Kuş Çarpması AnalizleriBu çalışmada, kuşun modellenmesi için literatürde ve uy-gulamada en çok rastlanan SPH yöntemi kullanılmıştır.Kuşu temsil eden geometri, hem çok yüksek deformasyon-lara uğradığından hem de istenen doğruluğu makul analizsüreleri içerisinde sağlayabildiğinden dolayı, SPH bu prob-lem için en uygun yöntemdir. Uçak kanadı, Lagrangekabuk sonlu elemanlarıyla modellenmiştir.Çalışmada, uçak kanadına bir kuşun çarpması ve bu çar-pışma esnasında uçak kanadında ne miktarda enerji sö-nümlendiğinin ve kanatta oluşacak deformasyonunincelenmesi gerçekleştirilmiştir.

Kuş, elipsoid olarak modellenip, SPH parçacıklarıyla dis-kretize edilmiştir. Kanat parçası 10.200 adet shell elemanı;kuş ise 8.020 adet SPH parçacığıyla modellenmiştir.Kuşun malzeme özellikleri, su malzeme özelliklerine yakınalınmıştır; çünkü kuşun yapısının büyük bir oranını suoluşturmaktadır ve bu oranın yanında kas ve kemiklerdüşük bir mukavemete sahiptir. Kanat malzeme modeli,“*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY” olarak,LS-Dyna içerisinde modellenmiştir. Özellikle darbe veçarpma benzetimlerinde önemli bir faktör olan deformas-yon hızı (İngilizce strain-rate) etkisi, bu malzeme modeliyletanımlanabilmektedir. Çarpışma hızı olarak 250 m/s’lik(900 km/saat) bir çarpışma durumu incelenmiştir.

Kuşun kanatta yarattığı deformasyon miktarları, Şekil 7’degösterilmiştir. Burada kanat elemanları üzerinde 0,1’likplastik gerinme değerinin aşılması durumunda elemanlarınsilinmesi, “*MAT_ADD_EROSION” komutu ile sağlan-mıştır. Kuşun çarpma hızında kanat yüzeyini delerek ka-nadın içine doğru girdiği ve kanatta önemli derecede hasaryarattığı görülmüştür.

Tablo 1’de, farklı ağ sayısında diğer yaklaşımlarla yapılankuş çarpma analizlerinin birbirleriyle süre yönünden kı-yaslaması gösterilmiştir. Analizlerde elde edilen temaskuvvetleri ve deformasyon miktarlarının birbirine ol-dukça yakın olduğu göz önünde bulundurulduğunda,analiz süresinin en kısa olduğu ve modelleme (ağ yapısıoluşturma) kısmında daha az efor gerektiren SPH yak-laşımının, diğer yaklaşımlara göre daha avantajlı olduğusöylenebilir.

Kaynaklar:[1] Wikipedia,

http://en.wikipedia.org/wiki/Bird_strike[2] http://www.fab.mil.br/portal/operacoes_aereas/

cruzex5/index.php?page=mostra&id=344&idioma=1

[3] Do I., Day J., “Overview of ALE Method in LS-Dyna”, Lawrance Livermore Software Technology (LSTC), 2005

[4] V. K. Goyal, C. A. Huertas, T. J. Vasko, 2013.“Bird-Strike Modeling Based on the Lagrangian Formulation Using LS-DYNA”, Am. Trans. Eng.Appl. Sci. 2(2): 057-081.

[5] J. Lacome, “Smooth Particle Hydrodynamics(SPH): A New Feature in LS-DYNA”, in: Proceedings of the 6th International LS-DYNAUsers Conference, 2000.

[6] J. Metrisin, B. Potter, “Simulating Bird Strike Damage in Jet Engines”, ANSYS Solutions 3 (4)(2001) 8–9.

Şekil 4. Farklı yöntemler kullanılarak balistik benzetim sonuçları.

Şekil 5. Farklı yöntemler kullanılarak Taylor Darbe Testi sonuçları.

Şekil 7. Kuşun kanatta yarattığı deformasyon miktarları.

Tablo 1,Analizlerinbirbirleriylekıyaslaması

Şekil 6. Problemin LS-Dyna modeli, kuşun Lagrangian solid ve SPH modelleri.

1. Radar Kesit AlanıRadar kesit alanı (RKA), birnesne tarafından karşılanan vegeri yayılan elektromanyetik(EM) enerjinin bir ölçüsüdür.Kabaca RKA; bir nesnenin (yada hedefin) EM bir dalga ileaydınlatıldığında, efektif eko(ya da yansıma) alanı olarak datanımlanabilir. Radar alıcısıaçısından ele alındığında iseRKA, bir nesnenin EM ener-jiyi radar alıcısı yönündekiyansıtabilirliğinin bir ölçüsüolarak da düşünülebilir.RKA’nın birimi metrekaredir.Bir nesnenin RKA’sı nesneningerçek büyüklüğüyle orantılı-dır. RKA’nın daha resmi ta-nımı şu şekilde yapılabilir.RKA; bir nesneden steradyan(sr) başına radar alıcısı yö-nünde yansıyan gücün, nesnetarafından karşılanan güç yo-ğunluğuna oranıdır. Eğer nesnetarafından saçılan güç yoğun-luğu Ws olarak gösterilirse;{R2Ws} miktarı radar alıcısı ta-rafından steradyan başına saçı-lan EM enerjiyi verir. Wi ise

nesne tarafından karşılanangüç yoğunluğu olarak ele alı-nırsa; nesnenin RKA’sı aşağı-daki gibi hesaplanabilir:

(1)

RKA değeri, genel olarak he-defin, radarın uzak alan bölge-sinde olduğu düşünülerek elealınır ve dolayısıyla yukarıdakidenklemdeki R değeri sonsuzaçekilir. Dolayısıyla denklem;daha pratik olarak gelen ve sa-çılan elektrik alan şiddetlericinsinden aşağıdaki gibi yazıla-bilir.

(2)

Burada Ei ve Es; gelen ve yansı-yan elektrik alan şiddetlerinivermektedir.Şekil 1’de görüleceği üzere, birEM dalga nesneye çarptıktansonra, genel olarak her yönedoğru saçılma yapar. RKA he-sabında, sadece radar alıcısı yö-nündeki saçılma enerjisikullanılır. Eğer radarın alıcı veverici anteni aynı ise geri saçı-lan enerji radar alıcısı tarafın-dan toplanır ve hesaplananRKA değeri, monostatik

RKA’yı verir. Eğer radar alıcısı,radar vericisinden uzayda farklıbir konumda bulunuyorsa he-saplanan değer bistatik RKA’yıverir.Bir nesnenin RKA’sı hem nes-neye doğru bakış açısına hemde gönderilen EM dalganın fre-kansına göre değişir. Bu deği-şim, çok küçük açıdeğişimlerinde bile çok fazlaolabilmektedir. Aynı durum,frekans için de geçerlidir. Birnesneye hangi yönden baktığı-nıza göre, o nesnenin bakış yö-nünüze dik olan iz düşümükesiti de değişir. Bu durum; geriyansıyan EM enerjinin de de-ğişmesine neden olur ve RKAdeğeri de değişir. Ancak küreşeklindeki bir nesnenin iz dü-şümü kesiti bakış açısına göredeğişmeyeceğinden, RKA’sı dadeğişmeyecektir. Frekans değiş-tikçe; nesnenin elektrikseluzunluğu da değişeceğindenRKA’sı da değişir. Genel ola-rak frekans yükseldikçe, nesne-lerin RKA’ları artar. Nesneninyapılmış olduğu malzeme deEM dalganın yansımasını etki-leyeceğinden dolayı RKA de-ğerini de etkiler. Metalnesneler, EM enerjinin hepsini

ARGE DERGİSİ 11

Numerik YöntemlerleRadar Kesit Alanı HesabıÖzge TaşkınANSYS, ElektromanyetikUygulama Mühendisi

Prof. Dr. Caner ÖZDEMİRMersin Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

Yrd. Doç. Dr. Deniz BÖLÜKBAŞİstanbul Arel Üniversitesi,Elektrik-Elektronik Mühendisliği BölümüFİGES, ElektromanyetikTasarım ve Analizler Ekibi Lideri

Şekil 1: Radardan gelen EM enerji, nesneye çarptıktan sonra her yöne saçılır.

MAKALE

12 www.figes.com.tr

geri yansıtırken, dielektrik (ya-lıtkan) temelli nesneler, buenerjinin ancak bir bölümünügeri yansıtmaktadırlar.

2. RKA’nın Önemi ve FİGES’te YapılanÇalışmalarRKA, askeri platformların(uçaklar, gemiler, tanklar, vb.)tespitindeki ana parametredir.Hayalet uçak (stealth) olaraktabir edilen ve radar tarafındanyakalanmamak üzere tasarlan-mış olan platformlar; tehditfrekanslarında düşman radarıtarafından tespit edilemeyecekkadar oldukça düşük RKA de-ğerlerine sahip olacak şekildetasarlanmaktadır. Düşük RKAözelliği, platform üzerindendüzlemsel yapıların kullanıl-ması ve radar soğurucu malze-meler ya da boyalarkullanılması sayesinde gerçek-leştirilmektedir.EM problemlerin numerik çö-zümleri konusunda bilgi birikimive deneyimiyle FİGES Elektro-manyetik Tasarım ve AnalizlerEkibi, RKA değeri simülasyonuve sonuçların ölçümlerle doğru-lanması konusunda çalışmalaryürütmektedir. Bu kapsamda ya-pılan çeşitli projeler başarıyla ta-mamlanmıştır.

3. Numerik RKA HesabıRKA hesabında; Elektrik-Alanİntegral Denklemi (EAİD) veManyetik-Alan İntegral Den-klemi (MAİD) temelli ya daSonlu Elemanlar Yöntemi (Fi-nite Element Method / FEM)gibi tam-dalga çözümleri, elek-triksel büyüklüğü çok fazla ol-mayan nesneler içinkullanılabilmektedir [1-3].Özellikle son dönemde bilgisa-yar teknolojisinin hızla ilerle-mesi ve çok çekirdekli ya daçok işlemcili yapılarla paralel

programlama tekniklerinin ge-lişmesi sonucunda, tam dalgaçözümleri etkin olarak kulla-nılmaya başlanmıştır [4-5].

FİGES’te RKA tahmini ama-cıyla yapılan çalışmalarda,ANSYS HFSS™ (High Fre-quency Structural Software)yazılımı kullanılmaktadır. En-düstride standart olan ANSYSHFSS™, 3 boyutlu EM alan si-mülasyonlarında başarımı is-patlanmış bir yazılımdır.Yazılımda kullanıcı seçiminebağlı olarak Sonlu ElemanlarYöntemi ya da Integral Den-klem Yöntemi kullanılabil-mektedir.Örnek çalışma için, üçgenselüçyüzlü köşe yansıtıcı ile daire-sel üçyüzlü köşe yansıtıcıları-nın ANSYS HFSS™ yazılımıile RKA değeri hesaplanmış vesonuçlar bu bölümde gösteril-miştir. Her iki saçıcının da mü-kemmel elektrik iletken olmasıdurumunda, azami RKA değer-leri analitik olarak bilinmekte-dir. Şekil 2’de, problemçözümünde kullanılan koordi-nat sistemi gösterilmiştir.Üçgensel üçyüzlü köşe yansıtı-cının RKA değeri Denklem3’te ve dairesel üçyüzlü köşeyansıtıcının RKA değeri iseDenklem 4’te verilmiştir.

(3)

(4)

Bu denklemlerde ơmax (m2)azami RKA, λ (m) etkiyen EMdalganın dalga boyu ve L (m)yansıtıcı geometrisinin dikmeuzunluğudur. Denklem 3 ve4’te görüldüğü gibi, ơmax, yan-sıtıcının dikme uzunluğu art-tıkça ve etkiyen EM dalganındalga boyu küçüldükçe artmak-tadır.Şekil 3’te, mükemmel elektrikiletken üçgensel üçyüzlü köşeyansıtıcının 8-16 GHz aralı-ğında analitik RKA değerleri-nin dikey-dikey (DD) veyatay-yatay (YY) polarizasyoniçin ANSYS HFSS™ yazılımsonuçlarıyla karşılaştırması yeralmaktadır.Üçgensel üçyüzlü yansıtıcı için8 GHz frekansında azami RKAdeğeri 50,65 dBm2 olarak he-saplanmıştır. Her iki polarizas-yonda, geometri 8 GHzfrekansında en düşük RKA de-ğerini almakta ve frekans art-tıkça azami RKA değerleriartmaktadır. 8 GHz frekan-sında azami RKA değeri DDpolarizasyon için 50,65 dBm2

ve YY polarizasyon için 50,56dBm2’dir. 16 GHz frekansındaazami RKA değeri DD polari-zasyon için 50,65 dBm2 ve YYpolarizasyon için 56,58dBm2’dir. Azami RKA değeri,benzetimlerde kullanılan enyüksek frekans olan 16 GHzfrekansında elde edilmektedir.RKA değeri hesaplanacak olansaçıcının malzeme özelliği, yazı-lım kütüphanesinden seçilebil-mektedir. Yukarıda mükemmelelektrik iletken olarak tanımla-nan saçıcılar, dielektrik olarak da

Şekil 2: Üçgensel üçyüzlü köşe yansıtıcısının x ekseni ile yaptığı açı (φ açısı) ve z ekseni ile yaptığı açı (θ açısı).

seçilebilmekte ve RKA analiziyapılabilmektedir. ANSYSHFSS™ yazılımı ile hesaplananRKA değeri, çeşitli makaleler-deki ölçüm sonuçlarıyla karşılaş-tırılmış ve başarılı sonuçlar eldeedildiği bildirilmiştir.Şekil 4’te, Amerikan KaraKuvvetleri Araştırma laboratu-varı (Army Research Labora-tory / ARL) tarafındangerçekleştirilen çalışmanın so-nuçlarından bir örnek yer al-maktadır [6]. Şekil 4(a)’dagörülen dielektrik pervane mo-

deli için; 10 GHz frekansındaƟ = 0° elevasyon açısında,HFSS™ yazılımı kullanılarakhesaplanan ve ölçüm sonucuelde edilen RKA değerleriŞekil 4(b)’de görülmektedir.

RKA, saçıcıların radar tarafın-dan tespit edilmesi proble-minde oldukça önemli roloynadığından, platformlarıntasarım sürecinden başlamaküzere dikkate alınmalıdır. Özel-likle savunma amaçlı kullanı-lan platformların RKA

değerinin düşük olması hedeflen-mekte ve RKA azaltıcı yöntem-ler uygulanmaktadır. FİGES’inElektromanyetik Tasarım veAnalizler Ekibi, bilgi birikimi vedeneyimi ile RKA hesaplamasınıbaşarımı kanıtlanmış yazılımlarkullanarak başarıyla gerçekleştir-mektedir.

Kaynaklar:[1] Balanis, C. A., Antenna

Theory, Analysis and Design,Harper & Row, New York,1982.

[2] Ekelman, E. and Thiele, G., A hybrid technique for combining the moment method treatment of wire antennas with the GTD forcurved surfaces, IEEE Trans.Anten. Propag. AP-28: 831,1980.

[3] Kim, T. J. and Thiele, G., Ahybrid diffraction techniquegeneral theory and applications, IEEE Trans.Anten. Propag. AP-30: 888–898, 1982.

[4] Ramahi, Omar M. and Mittra,R. , Finite-element analysis ofdielectric scatterers using theabsorbing boundary condition,Magnetics, IEEE Transactionson Volume: 25 , Issue: 4,Page(s): 3043 – 3045, 1989.

[5] Jian-Ming Jin, Finite elementanalysis of antennas and phased arrays in the time domain, Electromagnetics inAdvanced Applications(ICEAA), 2012 InternationalConference on, Page(s): 139,2012.

[6] William A. Spurgeon, RobertB. Bossoli, Nicholas Hirth andKenneth Ferreira, RCS Predictions From a Method ofMoments and a Finite-ElementCode for Several Targets,Army Research Lab, ARL-TR-5234 July 2010.

ARGE DERGİSİ 13

Şekil 3: Mükemmel elektrik iletken üçgensel üçyüzlü köşe yansıtıcısının 8-16 GHz aralığında analitik RKA değerinin DD ve YY polarizasyon için ANSYS HFSS™ yazılımsonuçlarıyla karşılaştırılması.

Şekil 4: (a) RKA hesaplamaları ve ölçümlerinde kullanılan pervane modeli, (b) 10 GHzfrekansında Ɵ= 0° elevasyon açısında dielektrik pervanenin dikey-dikey polarizasyonRKA değeri (açık mavi: HFSS; kırmızı: ölçüm sonucu), Yatay-yatay polarizasyon RKAdeğeri; (açık yeşil: HFSS, turuncu: ölçüm sonucu)

MAKALE

14 www.figes.com.tr

Yerleşmiş enerji üretim yöntemlerinin kulla-nımı ve geliştirilmesi ile geçen bir yüz yılın ar-dından, enerji piyasasının talepleri

doğrultusunda, yeni teknolojiler ve alternatif çözüm-ler üretilmeye başlanmıştır. Bu talepler; enerjinindaha güvenilir, daha ucuz ve daha kaliteli olması ilebirlikte, daha çevreci olması yönündedir. İçten yan-malı motorların aksine, yüzde 95’e varan verimlerleçalışabilen ve çevre dostu hidrojen enerjisini kulla-nan yakıt hücreleri, günümüzün en popüler çalışmakonularından biridir. Sürekli olarak çalışabilen bir batarya sistemine ben-zeyen yakıt hücreleri, bataryada olduğu gibi anot vekatottan oluşan iki elektrota ve bunları ayıran birelektrolite sahiptir. Bataryalarda, indirgeme ve ok-sitleme reaksiyonlarında kullanılan kimyasal madde-ler, aynı yerde bulunmakta ve aynı anda reaksiyonasokulmaktadır. Elektrokimyasal bir enerji çevrimaracı olan yakıt pillerinde, reaktanlar sürekli olarakreaksiyon bölgesine akış yolu ile beslenir. Böylelikle,kullanılan yakıtın enerjisi, klasik bataryalardan dahaverimli bir şekilde, doğrudan elektrik enerjisine çev-rilir. Yakıt hücresinin çalışma prensibi, kataliz teme-line dayanır;l Reaksiyona giren yakıtın elektron ve protonları ayrılır,

l Elektrolit iletken olmadığından (Elektrolitler iyonikiletkendir, yakıt hücresi tipine göre oksijen iyonu ya dahidrojen iyonlarını ileterek iyonik iletkenlik gerçekleştirmiş olurlar), elektronlar bir elektronikdevre üzerinden akmaya zorlanır ve böylece elektrik akımı üretilmiş olur.

Bir diğer katalitik prosesle de geri toplanan elektronlar,protonlarla ve oksitleyici ile birleşerek atık ürünleraçığa çıkar.Yakıt pillerinde en çok kullanılan yakıt hidrojendir.Bunun yanında, doğalgaz gibi hidrokarbonlar ve me-tanol gibi alkoller de yakıt olarak kullanılabilir. Klasikbataryalarda olduğu gibi tek kullanımlık veya şarj edil-mesi gereken metal reaktanlar yerine, harici hidrojenya da oksijen kullanması, yakıt hücrelerinin önemlibir artısıdır. Böylelikle yakıtla desteklendiği sürece,yakıt hücresinden elektrik enerjisi sürekli olarak eldeedilebilir. Klasik bataryalarda ilk olarak gerçekleşenyanma reaksiyonunun verimi, üretilen elektrik ener-jisinin verimini doğrudan etkilerken, yakıt hücrele-rinde doğrudan elektrik enerjisi üretildiğinden, yanmaaşamasındaki kayıplar yakıt hücreleri için önemli de-ğildir.Sessiz ve modüler yapıları, düşük emisyonları ve yük-sek verimleri ile yakıt hücreleri, genel olarak ulaşımsektöründe, elektriğini ve ısısını kendi üreten bina-larda (combined heat & power / CHP), uzayda elektrikve su üretmek amacıyla ve savunma sanayisinde kul-lanılan sensörlere ve diğer elektronik ünitelere güçsağlamak amacıyla kendisine kullanım alanı bulmak-tadır. Bir yakıt hücresinde depolanabilen yakıt miktarı,aynı kütledeki veya hacimdeki bir bataryanınkindenbirkaç kat daha fazla olduğundan, gelecekte yakıt hüc-

Yakıt PilleriSevil Çınar İncirFİGES Akışkanlar Dinamiği Analizleri Mühendisi

Ali Murat SoydanYüksek Mühendis, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

Şekil 1. Yakıt pili katı modeli.

relerinin küçüleceği ve çok daha fazla alanda kullanı-labileceği tahmini kolaylıkla yapılabilir.Yakıt hücreleri, kullanılan yakıt ve çalışma sıcaklıklarınabağlı olarak 5 türdür:l Düşük sıcaklıkta çalışanlar: Alkaline Fuel Cell (AFC)

ve Solid Polymer Fuel Cell (SPFC)’dir.l Orta sıcaklıkta çalışanlar: Phosphoric

Acid Fuel Cell (PAFC)’dir.l Yüksek sıcaklıkta çalışan yakıt hücreleri ise

Molten-Carbon Fuel Cell (MCFC) ve Solid-OxideFuel Cell (SOFC)‘dir. SOFC'lerde katı oksit veya seramik elektrolit kullanılmaktadır. SOFC’ler 500-1000

oC arası sıcaklıklarda çalışır ve 1 Watt’tan

MW’lar mertebesine kadar güç üretebilir..Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü (GYTE) Nano Tek-noloji Araştırmaları Merkezi ve Kalekalıp bünyesinde,Ali Murat Soydan’ın doktora tezi kapsamında yapılanortak çalışmada, GYTE tarafından tasarlanan yakıt pil-lerinin (SOFC) akışkanlar dinamiği analizleri, FİGEStarafından gerçekleştirilmiştir. Bataryalar yerine geçe-bilecek olan askeri güç ünitelerinin tasarlanıp üretil-mesini hedefleyen bu projede, yapılan modellemeçalışmasının amacı, yakıt pilini hesaplamalı akışkanlardinamiği yöntemleriyle modelleyip optimizasyon çalış-malarının gerçekleştirilmesiydi. Yakıt pili malzemelerive üretim yöntemleri yüksek maliyetlere sahip olduk-

larından, bilgisayar ortamında simülasyonlarının ger-çekleştirilmesi maddi açıdan kar sağlamaktadır.GYTE tarafından tasarlanan yakıt pillerinin simülas-yonlarına geçilmeden önce, doğrulama çalışmaları ya-pılmıştır. Yapılan bu çalışmada kullanılan geometri,Şekil 1’de gösterilmektedir. Analizler, ANSYS Fluentyazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Anot ve katot elektrotlarının arasında elektrolit bulun-maktadır. SOFC modellenirken, elektrolit yüzey olarakmodellenmektedir. Yakıt olarak hidrojen kullanılmış-tır. Reaksiyona giren yakıtın elektron ve protonları ay-rılır ve elektrolit iletken olmadığından, elektronlarakım toplayıcılarda toplanarak elektronik bir devre üze-rinden akmaya zorlanır. Böylece elektrik akımı üretil-miş olur.Fluent’te yapılan simülasyonun sonuçları, Şekil 2 veŞekil 3’te görülmektedir.Yakıt pillerinde, akım yoğunluğu artarken elektrik po-tansiyelinin de artması gerekir. Yapılan analizde, bunundoğrulandığını görülebilmektedir. Elektrolit yüzeyi üze-rindeki akım yoğunluğu, elektrik potansiyeli ve sıcaklıkdağılımlarına bakıldığında, akım yoğunluğu ve elektrikpotansiyeli girişten çıkışa doğru azalırken, sıcaklık artışgöstermektedir. Yüksek sıcaklık ve düşük akım yoğun-luğundan dolayı optimum bir tasarım için buradakiyakıt pilinin boyunun kısaltılması gerekir.

ARGE DERGİSİ 15

Şekil 2. Elektrolit yüzeyindekistatik sıcaklık dağılımı.

Şekil 3. (a) Elektrolit yüzeyindeki elektrik potansiyeli dağılımı (b) Elektrolit yüzeyindeki akım yoğunluğu dağılımı.

MAKALE

16 www.figes.com.tr

Değerli okuyucularımız,Bu yazımızda, ANSYS’in 2012 sonbaharında piyasaya sü-rülen en güncel versiyonu 14.5’in içerdiği yapısal mekaniktarafındaki güncellemeler hakkında sizleri bilgilendirmeyiamaçladık. Bu güncellemeler arasından öne çıkanları der-ledik.

1. Büyük ve Karmaşık ModellerinAnalizlerindeki YeniliklerSonlu elemanlar dünyasında birçok kullanıcı için büyükve karmaşık modeller üzerinde analizler yapmak artık stan-dart hale gelmiştir. Bu nedenle; geometriden, sonuçlarınalınmasına kadar olan aşamalarda yapılan işlemler içinharcanan zamanın azaltılması ve kullanılabilirliğin arttı-rılması oldukça önemlidir.

a.Geometri İmport İşlemlerinde Hızlanma: ANSYS 14.5’te gelen “Workbench Geometry Type” im-port seçeneği sayesinde, büyük modellerin analiz ortamınaalınması ve çözüm ağının oluşturulması işlemleri, 10 katakadar hızlandırılmıştır (Şekil 1). b.Kontak Bağlantı MatrisiANSYS 14.5’te gelen “Connection Matrix” özelliği sa-yesinde, montajı oluşturan alt parçaların birbirleri ileyapmış olduğu kontak durumları daha net şekilde anlaşı-labilmektedir (Şekil 2).

c. Model Kurulumu–Filtreleme ve GörselİpuçlarıModelin okunabilirliğini arttırmak için; yüklemeler, sınırkoşulları gibi seçeneklerde, rassal renklendirme alt seçe-

neği kullanıcının hizmetine sunulmuştur (Şekil 3). Böy-lelikle, birbirine yakın bölgelerdeki unsurlar, analizci tara-fında rahatlıkla ayırt edilebilmektedir.

ANSYS 14.5 Sürümü Yenilikleri – Yapısal Mekanik Ercenk AktayFİGES İzmir Bölgesi Yapısal Analizler Yöneticisi

Şekil 3. Filtre verenk koduseçenekleri.

Şekil 1. Designmodeler Import detay seçenekleri.

Şekil 2. ANSYS WB Bağlantı Matrisi.

d. Obje JeneratörüANSYS 14.5 sürümü ile birlikte gelen Obje Jeneratörü saye-sinde; sınır koşulları, sonlu elemanlar ağı, temas ve geometridalındaki herhangi tür bir öğe, analiz modeli kurulumunu ba-sitleştirmek amacıyla “named selection”lar üzerinden ço-ğaltma işlemine tabi tutulabilmektedir (Şekil 4).

e. Otomatik SubmodelingBilindiği üzere submodeling tekniği, büyük modellerin be-lirli bir kısmının daha detaylı incelenmesi gerektiği du-rumlarda, çözüm süresinden büyük ölçüde tasarrufedilmesini sağlayabilen, oldukça verimli bir analiz metoduolarak öne çıkmaktadır. 14.0 sürümüne kadar ANSYSWB’de makrolar aracılığı ile faydalanılabilen bu yöntem,14.5 sürümünde, artık tamamen otomatik kurulum kulla-nılarak gerçekleştirilebilmektedir (Şekil 5).

f. HPC ve GPU GelişmeleriÇözücü olarak Sparse Solver tercih edilmesi duru-munda, analiz zamanını azaltmak için birden fazlaGPU’dan faydalanabilmek, ANSYS 14.5’te artıkmümkün hale getirilmiştir. Şekil 6’daki grafikte, sarıkutucuk içerisinde özellikleri verilmiş olan 2 GPU’luLinux iş istasyonunda kontur dağılımı verilmiş olantürbin modelinin ANSYS 14.5 üzerinde koşulması ileelde edilmiştir. Test cihazı üzerinde 8 adet CPU veDistributed ANSYS çözücüsü ile sırasıyla 0, 1 ve 2GPU destekli çözümler gerçekleştirilmiştir. Dikkat çe-kicidir ki; 1 ve 2 GPU kullanımının çözüm süresineyaptığı ilave katkı, her üç çözümde de kullanılan 8CPU’nun yaptığı ana işten hiç de aşağı kalmamaktadır(Şekil 6).

g. Sonuç Dosyalarının Boyutunda AzalmaANSYS 14.5’te, asal gerilmelerin hesaplanıp sonuçdosyaları içerisinde depolanmasından ziyade, söz ko-nusu gerilmelerin talep anında hesaplanmaları metodubenimsendiği için, özellikle dinamik analizlerin sabitdisk ihtiyacı, yaklaşık yüzde 50 oranında azalmıştır(Tablo 1).

ARGE DERGİSİ 17

Şekil 4. Obje Jeneratörü.

Şekil 5. SubmodelingProje Şematik

Penceresi.

MAKALE

18 www.figes.com.tr

h. Daha Hızlı Sonuç GörüntülemeÇok sayıda parça ve eleman sayısı içeren modellerin postprocessing hızı yüzde 40 arttırılabildiğinden dolayı, “resultset” tabanlı animasyonları oluşturmak, eski sürümlere kı-yasla oldukça az zaman almaktadır.

2. 3 Boyutlu Kompozitlerin ModellenmesiKalın kesitli yapılarda, kabuk teorisinin temel varsayımları,temel geçerliliklerini ciddi derecede yitirmektedir. Bu yüz-den, bu türden kompozit yapıları incelerken de tabakalıkabuk teorisinin kullanılmasında ısrar etmek, analiz so-nuçlarında önemli hatala-rın ortaya çıkmasına yolaçabilmektedir. Dolayı-sıyla bu nitelikteki yapı-ları, kabuk elemanlardanziyade, 3 boyutlu eleman-lar kullanarak modelle-mek ciddi bir gereksinimolarak öne çıkmaktadır.ANSYS 14.5 sürümününçıkışı ile ANSYS Compo-site Prepost (ACP) modülünün kompozit katı model ya-ratma yeteneği de bir basamak daha ileriye taşınmıştır.Şöyle ki; ACP, eldeki kabuk sonlu elemanlar ağını vekompozit katman tanımlamalarını esas alarak katı eleman-

ları yaratabilmekte, böylelikle katı parçanın bir nevi bi-rebir eşleniğini yaratmış olmaktadır (Şekil 7). Eğim, kat-man sayılarında azalma ve bunun gibi kompozitkalınlığını değiştirecek olan, modellemesi zorlu etmenlerde bilahare bu modelleme tekniğinde kolaylıkla modeledâhil edilebilmektedir.Bunun haricinde kompozitlerden ve izotropik malzeme-lerden oluşan parçalar, ayrıca tek bir modelin içerisindebirbirlerine entegre de edilebilinmektedirler (Şekil 8).

3. WB Mechanical’ın ÖzelleştirilmesiANSYS’in, çok çeşitli sektörlerde ARGE yapan işletmele-rin oldukça geniş bir spektruma yayılabilen ihtiyaçlarını,yıllardır başarıyla karşılayabiliyor oluşunun altında yatanen önemli neden, ileri düzey bir "low-end" programdanbeklenenleri, kurulduğu günden bu yana neredeyse “eksik-siz” yerine getirebilmiş olmasıdır. Ancak, bazen uygulamaspektrumunun ucundaki niş bir problem bile, sık tekrarlan-mak durumunda kalındığı zaman, artık hızla çözüm almakiçin bir metot geliştirmenin daha ideal hale geldiği bir uy-gulama alanına pekâlâ dönüşebilmektedir. Bu nedenlemüşterilerinin ihtiyaçlarını her zaman karşılayabileceği id-diasında olan “low-end” bir benzetim programının, gerek-tiğinde standart yeteneklerin ötesinde kullanılabilir ilaveyetenekler oluşturmaya olanak sağlayarak, tabiri caizse“high end” bir programa hızlıca dönüşebilmesi beklenir.“High end” uygulamalar oluşturma yönünde ANSYS ai-lesi içerisindeki programlardan en öne çıkanı; birçok fir-manın kendi proseslerini kodlamak -yeni bir yük veya sınırkoşulu yaratabilmek gibi- için uzun zamandır halihazırdadoğal bir metot olarak kullanmakta olduğu ANSYS’inAPDL dilidir. ANSYS Workbench platformu tabanlıMechanical arayüzü ise tıpkı APDL gibi, bu türden yerelprosesleri oluşturmaya epeydir imkan vermekteydi. Bunarağmen, uzman olmayan geliştiricilerin de ANSYS ko-mutlarını rahatlıkla kullanabilmesine olanak sağlayabile-cek kadar kullanıcı dostu bir ortam sunamıyordu. Bunedenle, Mechanical arayüzü, özelleştirilmiş uygulamalarsöz konusu olduğunda, APDL’in esnekliğinin gerisinde biraraç olarak bilinegelmiştir. Sonuç olarak, çalışma alanla-

Şekil 7. Katı kompozit basınçlı

kap.

Şekil 8. Kompozit veisotropik parçaların montajı.

Tablo 1 Modal ve harmonik analizlerde sonuç dosyaları büyüklüğündeki değişim.

Şekil 6 Çift GPU ile performans artışı.

rının çok geniş olması yüzünden analiz ortamı olarakMAPDL ve WB’in her ikisinin birden kullanıldığı işlet-melerde, uzman seviyedeki bilgiye erişim verimli olarakgerçekleştirilemeyebilir.İşte tam da bu noktada, ANSYS 14.5 ile birlikte,ANSYS Customization Toolkit (ACT) bu açığı kapat-mak adına geliştirilmiş olan bir araç olarak devreye gir-mektedir (Şekil 9).

ANSYS, ACT’nin devreye girişi vesilesi ile müşterilerininkendi uzantılarını ekleyebileceği ve paylaşabileceği özel birforum görevi görmesi beklenen ACT genişletmeleri kü-tüphanesini de devreye sokmayı planlamaktadır. Hatta ge-leceğin ACT tabanlı genişletme kütüphanesinintemelinin, şu an halihazırda aşağıdaki uygulamalarınANSYS Customer Portal’dan indirilebilir olması ile çok-tan atılmış olduğunu da söylemek yanlış olmaz:l Akustikl SE Bilgil Morphingl Gelişmiş Post Prosesl Beam Elemanlar İçin Post Processl WB ANSYS LS-Dyna

4. Kırılma MekaniğiGünümüzün yeni regülasyonlarının, yapısal analizlerdebasit gerilme anlayışının ötesine geçilmesini gerektirmesi,üretim prosesleri ve yorulma ömrü esnasında oluşan çatlak-ların benzetim sonuçlarına olan etkilerinin de incelenme-sini sıklıkla zorunlu kılmaktadır. Bir çatlağın, ürününzamanından önce kırılmasına sebep olup olmayacağını veyabunun nasıl bir mekanizma ile gerçekleşeceğini tespit ede-memek, regülasyon kurumları tarafından reddedilmeye,hatta daha uç örneklerde, problemlerin kanuni mercilerekadar aksetmesine yol açmaktadır.Bu bağlamda, ANSYS 14.5’in sunduğu kullanıcı dostu yeniçatlak modelleme yetenekleri; Stress Intensity Factor,Energy Release Rate ve J-Integral gibi önemli çatlak karak-teristiklerinin hesaplanabilmesini mümkün kılmaktadır.Eliptik Çatlaklar, merkez ve çatlak şeklinin boyutları gibi

parametrelerin tanımlanabilmesi sayesinde basit bir şe-kilde geometriye yerleştirilebilir. Akabinde, çatlak bölge-sindeki tüm ağ örme işlemleri ANSYS tarafındanotomatik olarak gerçekleştirilmektedir (Şekil 10).Hem toplam hesaplama zamanını azaltabilmek hem deyoğun bir sonlu elemanlar ağı sayesinde analizi daha doğruşekilde gerçekleştirebilmek, çatlağın Submodel içerisindede modellenebilmesi sayesinde mümkün olabilmektedir(Şekil 11).

5. Yapısal Analizlerde Harici Verilerin AktarımıBirçok işletme için “multifizik analiz” kavramı, bir fizik or-tamındaki verilerin bir başka fizik ortamına nokta bulutkoordinatları ve değerlerini içeren text dosyaları aracılığıile aktarıldığı zorlu bir işlemler serisini çağrıştırmaktadır.Böylesi çalışmalarda, söz konusu veriyi verimli şekilde gün-cel sonlu elemanlar ağı üzerine aktarma işleminin doğrulukderecesindeki belirsizlik ve prosedürel aşamalardaki emek

ARGE DERGİSİ 19

Şekil 9. ACT modül oluşturma dilleri: Python ve XML.

Şekil 10. Eliptik Çatlak Sonlu Elemanlar Ağı.

Şekil 11. ÇatlakModelleme ve Submodeling.

MAKALE

20 www.figes.com.tr

yoğunluğu, büyük motivasyon kayıplarına neden olabil-mektedir. Özellikle, eğer söz konusu veri aktarma işlemiyeterince hassas şekilde gerçekleştirilemezse, verilerin ak-tarılmış olduğu fizik ortamındaki nihai sonuçların doğru-luğu, özellikle orijinal veride keskin gradyanların varolduğu çalışmalarda bir hayli sorgulanabilir bir hale gele-bilmektedir. Böylesi zorlu özgün veri türüne bir örnek ola-rak, türbin palalarının etrafındaki kenarlar üzerindekibasınç gradyanları gösterilebilir.ANSYS 14.5, çoklu çekirdekle hesaplama yeteneklerininveri taşıma ve transfer işlemlerinde kullanılabilmesine ola-nak vermektedir. Bu sayede, 6 ya da 7 civarında hızlanmafaktörlerinin yakalanabildiği bir verimlilik artışı sağlamak-tadır (Şekil 12). Ek olarak, kuvvet ve deplasmanlar gibidaha üst seviye türden verilerin aktarılabilmesi de müm-kün hale getirilmiştir.

ANSYS 14.5’te, veri aktarma interpolasyonu için Krigingağırlıklı hesaplama çözümü kullanılabilmekte ve bu mev-zubahis çözücüyü hızlandırmak amacıyla da çoklu çekirdekdesteğinden faydalanılabilmektedir. Görece büyük ele-manların ve 8 çekirdeğin kullanıldığı durumlarda, 6-7 katakadar hızlanma elde edilmiştir (Tablo 2).

6. Kontak Modellerinin KontrolüGünümüzde, yapısal mekanik alanında çalışan mühendismeslektaşlarımızın, büyük montajların analizlerinde yap-

tıkları incelemelerin detay ve komplekslik derinlikleri,diğer fizik dallarına nazaran yapısal mekanik SEAteknolojilerinin ne kadar güvene şayan bir olgunluk

düzeyine eriştiğinin ispatıdır. Dolayısı ile böylesine bir gü-venilirliğin getirdiği yükümlülüğün bir sonucu olarak; me-kanizmalarda var olabilecek eklemler arası açıklıklarınveya kompleks kontak etkileşimlerinin kontak sonuçla-rına, zamana veya koordinatlara bağlı modellenmesi gibimühendislik sektörünün ihtiyaçlarını karşılayabilecek tür-den uç yetenekler de ANSYS 14.5 sürümü ile analiz orta-mına eklenmişlerdir.Kontak özellikleri, kullanıcı tarafından programlanabilirfonksiyonlar veya tabular giriş değişkenleri şeklinde;zaman, sıcaklık basınç vb. değerlerin birine veya birkaçınabağlı olarak tanımlanabilir (Şekil 13).

Tablo 2. Kriging Algoritması’nın hesaplama hızına etkileri

Şekil 13. Kontak Özellikleri Fonksiyonu komut satırları.

Şekil 12. Bir pala üzerinde yüksek gradyanlı basınç konturu.

Bu kapsamda; aynı zamanda ge-milerde oluşan hava doğu-şumlu gürültünün ve su altı

gürültüsünün de ana kaynağı olandizel makinelerin, dizel makineye vemonte edileceği gemiye uygun olaraktasarımı yapılan egzoz sistemi ve sis-tem elemanlarının, dizayn edilerekkonstrüksiyonunun oluşturulmasıönemli hale gelmiştir. Türkiye’de,özellikle savaş gemilerinde kullanıl-mak üzere yurt dışından tedarik edil-mekte olan dizel makineler içingerekli olan egzoz sistemi ve sistemelemanları; ya yurt dışı üretici firma-sından direk paket şeklinde alın-makta ya da bu egzoz sistemleri yurtdışı menşeli egzoz sistemi üretici fir-malardan tedarik edilmektedir. Bunedenle savaş gemisi projelerindeyerli katkı payının arttırılması ve ha-lihazırda yerli savunma sanayisinintasarım ve imalat aşamasına erişeme-diği söz konusu egzoz sistemi eleman-larının, ülkemizde dizayn veimalatlarının yapılması ile Türk Sa-vunma Sanayisi’ne bu anlamda birörnek teşkil etmesi amacıyla; bu ça-

lışma kapsamında, halihazırda yürü-tülmekte olan bir savaş gemisi projesiiçin egzoz sistemi tasarımı gerçekleş-tirilmiş ve egzoz sisteminde yer alansusturucuların imalatları yapılmıştır.Seyir halindeki gemide yürütülenakustik ölçümlerde, sistemin, kendi-sinden beklenilen akustik perfor-mansı sağladığı gözlemlenmiştir.Gemiler, şu anda Deniz Kuvvetle-rinde kullanılmaktadır.

1. Egzoz Sistemi Geri Basınç ve IsılAnalizleriTasarımı yapılan egzoz sisteminde,egzoz çıkışının geminin borda kıs-mında ve deniz seviyesinde olması

dikkate alınarak, makine dairesindeoluşacak hava doğuşumlu gürültününen az seviyeye düşürülmesi maksa-dıyla; egzoz çıkış sıcaklığının ve dola-yısıyla geminin kızılötesi izkarakteristiğinin azaltılması için sis-teme konan yaş tip susturucuya ekolarak, kuru tip bir susturucuya da ih-tiyaç duyulmuştur.Geri basınç ve ısıl analizleri yapılır-ken, egzoz sistemi; tek fazlı akışın ger-çekleştiği dizel makine çıkışındankuru tip susturucu çıkışına kadar olanbirinci bölüm ve çift fazlı akışın ger-çekleştiği kuru tip susturucu çıkışın-dan geminin borda çıkışına kadarolan ikinci bölüm olarak iki ayrı kı-sımda incelenmiştir. Analizler sıra-

ARGE DERGİSİ 21

Askeri Gemi Dizel MakineEgzoz Sistemi Tasarımı

Şadi KopuzGenel Müdür, FİGES

Ersen ArslanBursa Yapısal Analizler Yöneticisi, FİGES

Yalın KaptanAkışkanlar Dinamiği Yöneticisi,FİGES

Günümüzde yeni inşa edilmekte olan sivil ve askeri gemilerdeki ana tahrik sistemlerinde, gemilerin boyutları ve kullanım amaçları dadikkate alınarak, genellikle dizel makineler tercih edilmektedir. Ana güç üretim unsuru olarak dizel makinelerin yoğunlukla kullanılıyor olması, beraberinde dizel makinenin kendisi ve kendisinebağlı diğer ekipmanların tasarım ve tasarım sonrası teknik özelliklerinin önemini arttırmaktadır.

Şekil 1. İlk Kuru Tip Susturucu Modeli

Şekil 2. Akım Çizgileri ve Hız Konturları

MAKALE

22 www.figes.com.tr

sında kullanılan sınır ve ortam koşul-ları, makine teknik özellikleri ve ge-minin kullanılacağı ortam şartlarıdikkate alınarak belirlenmiştir.Tüm egzoz sistemi için yapılan geribasınç analizleri sonucunda ortayaçıkan ortalama geri basınç değeri,dizel makine için üretici firmanın ver-miş olduğu geri basınç kriteri ile kar-şılaştırılmış ve egzoz sistemi ve sistemüstünde yer alan susturucu konstrük-siyonu ve boyutları belirlenirken, sus-turucunun akustik karakteristiğiyanında, söz konusu geri basınç kriterdeğeri de baz alınmıştır.

a. İlk Kuru Tip SusturucuModeli Geri Basınç AnaliziEgzoz sistemi tasarımı kapsamında ilkolarak yansımalı (İngilizce reflective)tipte olan ve gürültüyü sönümlemekiçin içyapısında perfore tüp ve yan-sıma odacığı bulunan, makine daire-sindeki yerleşime uyumlu bir kuru tipsusturucu modeli oluşturulmuştur.Analiz için belirlenen ortam ve sınırşartları ile yaş tip susturucunun bulun-duğu egzoz sistemi ikinci bölümündenelde edilen geri basınç bilgileri kulla-nılarak, kuru tip susturucudaki orta-lama geri basınç değeri 6.370 Pa(63,70 mbar) olarak tespit edilmiştir.Sadece kuru tip susturucudan eldeedilmiş olan bu geri basınç değeri bile,üretici firmanın tüm egzoz sistemi içinvermiş olduğu kıstas (30-50 mbararası) değeri geçmiş olup, bu susturucukonstrüksiyonunun uygun olmadığıdeğerlendirilmiş ve kuru tip susturu-cunun içyapısı ve boyutlarının değiş-tirilmesine karar verilmiştir.

b. İyileştirilen Kuru Tip Susturucu Modeli Geri Basınç AnaliziEgzoz sistemi tasarımı kapsamında sis-tem üstünde kullanılacak olan kurutip susturucunun tasarımı (boyutlarıve içyapısı), bu çalışmanın ilerleyenmaddelerinde anlatılacak olan akus-tik tasarım ve makine dairesindekiyerleşim dikkate alınarak gerçekleşti-rilmiştir. Dizel makine egzoz çıkışınınboyutları da dikkate alınarak, kuru tipsusturucunun egzoz girişine gelendevre iki farklı şekilde tasarlanmış vebu iki geometriden basınç kaybı endüşük olanı, kuru tip susturucu olarakseçilmiştir.Yeni geometri ile yapılan basınç kaybıanalizi sonucu, ortalama geri basınçdeğeri 2.300 Pa (23,00 mbar) değe-

rine indirilmiştir. Elde edilen geri ba-sınç sonuçları dikkate alınarak, ikincigeometrideki susturucu yapısının,kuru tip susturucunun en son hali ola-rak kabul edilmesine ve egzoz siste-minde kullanılmasına kararverilmiştir.

c. Yaş Tip Susturucu Modeli Geri Basınç ve Isıl AnaliziEgzoz sistemi tasarımı kapsamında yaştip susturucunun yapısının belirlen-mesi maksadıyla deniz suyu giriş dev-resi ve bir yaş tip susturucu modelioluşturulmuştur. Deniz suyunun egzozgazına karışmasını sağlayan delikli iç-yapı, deniz suyu ile soğutma yaparakhava doğuşumlu gürültüyü sönüm-leme ve makine dairesindeki yerleşi-mine uyumlu yapı, yaş tip susturucumodelinin özellikleri arasındadır.Dizel makineden gelen devrenin bo-yutları da dikkate alınarak, yaş tip sus-turucu için deniz suyu giriş devreleritek ve çift olmak üzere ve su girişi dikve 45° açılı olmak üzere dört farklı tipyapı oluşturulmuştur. Bu susturuculariçin geri basınç analizi ile gemininborda çıkışındaki egzoz gazı ile denizsuyu karışımının çıkış sıcaklığının be-lirlendiği ısıl analizler yapılmıştır.Şekil 3. İyileştirilen Kuru Tip Susturucu Modelleri

Şekil 4. Akım Çizgileri ve Basınç Kaybı

Analiz için belirlenen ortam ve sınırşartları kullanılarak yaş tip susturucu-nun dört farklı konfigürasyonu içinyapılan geri basınç ve ısıl analizleri so-nucunda elde edilen değerler, Tablo1’de verilmiştir. Analiz edilen dörtfarklı yapıdaki yaş tip susturucu mo-delinden, en düşük borda çıkış sıcak-lığını veren çift girişli ve deniz suyuakışının yüzeye dik olarak geldiği kon-figürasyon, egzoz sisteminde kullanıl-mak üzere seçilmiştir.Tablo 1’de de görüldüğü gibi; kuru tipsusturucu ile yaş tip susturucununoluşturduğu ve dizel makine çıkışın-dan geminin borda çıkışına kadarolan tüm egzoz sisteminin tamamınıkapsayan analizler sonucunda, toplamgeri basınç değeri, dizel makine içinverilen sınır değerlerin içinde kalmış-tır. Böylece, bu egzoz sisteminin, geribasınç açısından dizel makineyeuygun olduğuna karar verilmiştir.

2. Egzoz SistemiAkustik TasarımıSusturucular, bilindiği gibi, dizel ma-kine egzoz gürültüsü, fan gürültüsü vegaz akışının olduğu diğer gürültü kay-naklarından dolayı oluşan gürültününazaltılması için kullanılan gürültükontrol elemanlarıdır. Susturucular;akustik enerjiyi yansıtma , yutmaveya bu ikisinin kombine etkisi ileazaltan pasif tip susturucular ve aktif

tip susturucular olmak üzere ikiye ay-rılırlar. Bu çalışmadaki egzoz siste-minde yer alan kuru tip susturucu,çalışma prensibi itibariyle pasif tipteolan bir susturucudur.Egzoz sistemi tasarımı kapsamında, sis-tem üstünde kullanılacak olan kuru tipsusturucunun tasarımının yapılmasımaksadıyla; içyapısında perfore borubulunan, yansıtmalı özelliği de olanancak esasen sönümlemeyi, perfore bo-runun etrafına sarılı yalıtım malzemesi(taş yünü) sayesinde oluşan yutmaözelliği ile sağlayan ve makine daire-sindeki yerleşime uyumlu bir kuru tipsusturucu modeli oluşturulmuştur.

Yutma özellikli susturucular, dikdört-gen kesitli veya dairesel kesitli olaraktasarlanabilmektedir. Kuru tip sustu-rucunun, dairesel kesitli olmasınakarar verilmiştir.Dizel makine için, üretici firma ta-rafından oluşacak gürültü karakte-ristiği verilmiştir Kuru tipsusturucuya uygulanan tasarım me-todolojisi kapsamında; Toplam SesBasınç Seviyesi (TSBS) değerlerihesaplanmış ve kuru tip susturu-cuda oluşacak gürültü azaltımı mik-tarı bulunmuştur.Tablo 2’de verilen gürültü azaltımı,sadece kuru tip susturucu kullanılarakelde edileceği öngörülen sönümlememiktarıdır ve bir egzoz sistemi için ye-terli seviyededir. Bununla birlikte,egzoz sisteminde, en yüksek sönüm-leme sağlayan kuru tip susturucuya ekolarak, egzoz sisteminin geri kalandevresi ve bir diğer susturucu olan yaştip susturucunun da sönümlemeyekatkıda bulunacağı değerlendirilmiş-tir. Çalışma, ayrıca, yapılan son akus-tik kongresinde de sunulmuştur(Resim 1).

ARGE DERGİSİ 23

Şekil 5. Yaş Tip Susturucu Modelleri

Tablo 1: Kuru ve Yaş Tip Susturucu Geri Basınç Analizi ÖzetiEgzoz Sistemi Geri Basınç Dizel Makine Geri BasınçElemanları (mbar) Kriteri (mbar)Kuru Tip Susturucu 23 30-50 Yaş Tip Susturucu 22Toplam 45

Tablo 2: Kuru Tip SusturucuAkustik AnaliziTSBS (dBA) - Verilen 130,30TSBS (dBA) - Azaltılan 99,60Gürültü Azaltımı (dBA) 30,70

Resim 1

MAKALE

24 www.figes.com.tr

Programlanabilir Mantıksal De-netleyici (Programmable LogicController / PLC)’ler, tek giriş-

çıkışlı basit kontrol döngülerinden, bir-den fazla kademeye sahip ve karmaşıkgözetimsel algoritmaların yer aldığıkontrol problemlerine kadar, geniş biraralıkta kullanılmaktadır. Sadece tek birPID döngüsünün olduğu problemler-deki gibi, mühendisler, PID denetleyi-ciyi makine çalışırken gerçekleştirmekteve kazanç değerlerini ayarlamaktadırlar.Daha karmaşık kontrol problemlerindeise denetim stratejilerinin PLC’ler üze-rinde kodlanması ve doğrulanması dahazorlu hale gelmektedir. Tasarımcılar, bir-den fazla denetleyiciye ait parametrelerindeğerlerini belirlemek ve denetim algo-ritmalarının her bir parçasının istenildiğigibi çalıştığından emin olmak zorunda-dırlar. Karmaşık denetleyicilerin, bir do-nanım prototipi ya da gerçek bir prosesüzerinde ayarlanması, sadece zaman tü-ketmekle kalmaz; aynı zamanda ekip-mana zarar verme riskine de sahiptir.Bu problemlerin çözümü, tasarımlarısimülasyonlarla gerçekleştirmek vekarmaşık denetim stratejilerini birmodel içerisinde doğrulamaktır. Üze-rinde çalışılan bu model, IEC 61131ST program satırlarına otomatik ola-rak dönüştürülerek PLC’lere uygulana-bilir. Bu makalede sözü geçenyaklaşım, bir çelik haddeleme sistemiile örneklenecektir.

Çelik Haddeleme Sistemi: Denetim Sisteminin AmaçlarıBir çelik haddeleme hattı, külçe çeliktenüniform kalınlıkta sac üretmek için ku-rulur. Genel olarak hat, birden fazla mer-daneleme aşamasından oluşmaktadır.Her bir aşamada, çelik daha da yassılaş-tırılarak bir diğerine gönderilmektedir(Şekil 1). Bu haddeleme aşamalarıdevam ederken, merdaneler sac üzerin-deki basıncı korumalıdır, yırtılma ve gev-şemelere izin vermemelidir. Bu çokaşamalı süreci simüle edebilmek için,önce tek bir merdaneyi modellemeli vedenetlemeliyiz. Daha genel bir yapı-lanmayı, bu daha basit yapıları birbi-rine bağlayarak çözümleyebiliriz.Bu sade merdanemizin denetim sis-temi, aşağıdaki gereksinimleri karşıla-malıdır:l Son merdaneden çıkan çeliğin

kalınlığı 8 mm±0,1 mm olmalıdır,olmalıdır,

l Her bir merdanedeki malzemeüzerindeki gerilme, 100 saniye sonunda, 1,75x105 N/m2

olmalıdır vel Sensör ve eyleyicilerdeki hataları

algılayabilmeli ve her birini hatadan kurtarabilmeli ya da güvenli bir şekilde kapatabilmelidir.

Sistem Modelinin OluşturulmasıDenetleyicimizi geliştirmek ve testedebilmek için, öncelikle hadde hat-tının Simulink modelini geliştirme-miz gerekir. Süreci iki basamaktamodelleriz; öncelikle her bir hadde-leme aşamasını ve daha sonra arala-rındaki sarıcıyı bağımsız olarakmodelleriz. Haddeleme aşamasında,merdanelerdeki çelik şeridini sıkıştı-ran kuvveti oluşturmak için hidrolikbir eyleyici kullanılır.Bir motor sürücüsü tarafından oluş-turulan haddeleme torku, haddelemehızının kontrol edilmesini sağlar.SimMechanics™, Simscape™ veSimHydraulics® kütüphanelerinikullanarak haddeleme makinesininmekanik, elektriksel ve hidrolik ele-manlarını, fiziksel denklemleri türet-mek zorunda kalmadanmodelleyebiliriz. İlmik yapan aygıtkısmını modellemek için SimMec-hanics kullanabiliriz. Üç gövdenineklemler vasıtasıyla bağlanacağı şe-kilde ilmik yapan aygıt ve çelik şerit-leri modelleyebiliriz. Dahasonrasında haddeleme makinesi veilmik yapan aygıt modellerini birleş-tirerek aşağıdaki Simulink sistem şe-masını elde ederiz (Şekil 2).

Karmaşık EndüstriyelDenetim StratejilerininTasarımı ve PLC’lereUygulanmasıHamza DereFİGES MATLAB UygulamaMühendisliği YöneticisiAhmet DemirkesenFİGES MATLAB Uygulama ve Proje Mühendisi

Şekil 1. Bir haddeleme

sürecinin şeması

Kontrolcü Tasarımı ve DoğrulamaSonraki adım, denetleyicileri tasarla-mak için sistem modeli kullanmaktır.Şekil 3’te, çok aşamalı tipik bir hadde-leme sistemi süreci kontrol sistemininçoklu döngü mimarisi görülmektedir.Kontrol sistemi aşağıdaki eyleyiciler-den oluşur:AGR: Hidrolik valfin açıklığını kont-rol eder, haddeleme sıkıştırma kuvve-tini oluşturarak şerit kalınlığınınayarlanmasını sağlar.ASR: Doğru akım motoruna uygula-nacak gerilimi belirler, haddeleme tor-kunu bu vesile ile oluştururken şerithızını kontrol eder.LHC: Haddeleme makinesinin re-ferans açısal hızını istenilen mal-zeme gerilimini sağlayacak şekildemanipüle eder (Gerilme değeri is-tenilenden yüksek ise gerilmeyi

düşürecek şekilde fazladan mal-zeme sağlamak amacıyla daha yük-sek bir referans açısal hız belirlenir.Gerilme değeri istenilenden düşükise gevşekliği giderebilmek ama-cıyla daha düşük bir referans açısalhız belirlenir).CRCC: İlmik yapma aygıtı motorunagidecek akımı manipüle ederek ilmikaygıtındaki istenilen malzeme gerili-mini sağlar.Tüm döngülerin tümleşik olduğuunutulmamalıdır. Örneğin, AGReyleyici tarafından kontrol edilenhidrolik valf, sadece şerit kalınlığınıdeğil ama aynı zamanda şerit hızınıda etkiler. LHC ve ASR eyleyicileri,gerekli gerginliği ve şerit hızını ko-rumak için birlikte çalışır. Biz eyleyici tasarımını, ilk plandatek bir haddeleme çalışmasınınkontrolü için yapacağız. Öncelikle

Simulink Control Design™ kulla-narak doğrusal olmayan modeli doğ-rusallaştıracağız. Daha sonra, yineSimulink Control Design™ ürü-nünde mevcut olan PID tasarımaraçları kullanılarak eyleyici para-metrelerini ayarlayacağız. Şekil 4’teverilen ayarlama arayüzü ile PIDkontrolcü parametrelerini, istenilensistem yanıtı kriterlerine yönelikotomatik olarak hesaplayabiliriz. Simulink Design Optimization™ile kontrolcü katsayılarının hassasayarlarını yaparak doğrusal olmayançalışma bölgeleri için de sistem per-formansının artırılmasını sağlayabi-liriz. Etraflı tasarımı, doğrusalolmayan sistem ile yapılan simülas-yonlar sonucunda doğrulayabiliriz.Bu süreçte, sistem modelinin iki anaamaca hizmet ettiğini unutmamakgerekir:l Simulink Control Design™

aracılığıyla oluşturulan doğrusallaştırılmış sistem modelieyleyici parametrelerinin ayarlanması

l Tüm doğrusal olmayan sistem modeli kullanılarak eyleyicininkapalı çevrim performansı ile parametrelerinin doğrulanması

ARGE DERGİSİ 25

Şekil 2. Haddeleme makinesi ve ilmik yapma aygıtını gösteren Simulink Modeli (theta: ilmik açısı).

Şekil 4. PID Eyleyici Ayar Paneli. Kaydırıcıyı kullanarak eyleyici dizaynına yönelik hassas ayar yapılabilir.

Şekil 3. Çoklu döngü kontrol mimarisi (theta: ilmik açısı, sigma: levha gerilimi, omega: levha hızı)

MAKALE

Çok Aşamalı Çelik Haddeleme ProsesininModelleme ve SimülasyonuÇok aşamalı haddeleme sürecini mo-dellemek amacıyla özel kütüphanebloklarını oluşturmak suretiyle hadde-leme makinesi ve ilmik aygıtı alt sis-temlerini entegre edebiliriz (Şekil 5).“Kütlenin korunumu” ve “farklı istas-yonlar arasındaki taşıma gecikmeleri”gibi, süreç dâhilinde olan farklı du-rumları modellemek amacıyla ek altsistemler kullanılmıştır. Şekil 6’da,çok aşamalı sistem içerisinde bulunan3 ana aşamaya ait süreç değişkenlerigörülebilir. İstenilen özelliklerde kat-man kalınlığını üretebilmek için heraşamaya ait kalınlık referans değerleri

elde edilmiştir. Katman gerilimlerin-deki gürültüler etkili bir şekilde gide-rilmiştir.

Arıza Tespit Mantığı -Tasarım ve DoğrulamaGeri beslemeli eyleyicilere ek olaraksüreç eyleyicileri; üst denetleyici,hata algılama ve hata kurtarma man-tığını içermek zorundadırlar. Örne-ğin, sistemde bulunan tümsensörlerin ve valflerin durumu iz-lenmelidir. Bizim odak noktamız,hidrolik valf için doğru eylemi sergi-lemek, hata algılamak ve hata kur-tarmak üzerine olacaktır.Algoritmamız çok aşamalı süreç içe-risinde özellikle genel kalınlıkazaltma hedefini her bir aşamanın

kendi kalınlık referans değerine dön-üştürecek şekilde dağıtım yapacaktır. Herhangi bir aşamanın hidrolik sı-kıştırma görevi başarısız olduğunda,algoritma, diğer aşamaların bunu te-lafi edip edemeyeceğini kontrol ede-cektir. Eğer bunu başarabiliyorlarsatoplam kalınlık azaltma hedefini tut-turacak şekilde çalışan aşamalar içinreferans değerleri yeniden hesapla-nacaktır.Bu mantığı gerçekleştirmek amacıylaStateflow™ kullanılmaktadır. Bu al-goritmanın, genel bir gösterim ol-ması amacıyla gerçek sürece kıyaslabasitleştirildiği unutulmamalıdır;çünkü başarısız olan aşamanın her-hangi bir sıkıştırma yapmadığı; fakatmalzemenin geçmesine izin verdiğikabulü yapılmıştır.Gerçek düzeneğin kurulumunda çokdaha karmaşık ve kapsamlı bir algo-ritmanın gerektiği aşikârdır.Yapay olarak sistemde hata oluştur-mak suretiyle Simulink modelimizdebu algoritmanın testini gerçekleşti-rebiliriz. Şekil 8’de, hataya dayanımalgoritmasının benzetim sonuçlarıgösterilmektedir. Herhangi bir aşamabaşarısız olduğunda, üst denetleyiciyükün dağıtılabilir olup olmadığınakarar verir. Yapabiliyorsa diğer aşa-maların sağlıklı bir şekilde referansdeğerler ile güncellenmesini sağlar.Eğer bunu gerçekleştiremiyorsa sacınhareketini durduracak şekilde sürecemüdahale eder ve hattı durdurur.

Şekil 5. Çoklu çelik haddeleme makineleri veara ilmik aygıtlarından oluşan EntegreSimulink Modeli.

Şekil 6. Proses değişkenleri için benzetim sonuçları: (a) Kalınlık azaltma hedefi üçüncüaşama çıkışında elde edilmiştir. (b) Kalınlık azaltma hedefi üç aşama için eşit olarakdağıtılmıştır. (c) Katman gerilim bozuklukları etkili bir şekilde giderilmiştir.

26 www.figes.com.tr

Eyleyicinin bir PLC üzerinde GerçeklenmesiPLC’ler için IEC 61131 uyumlu“structured text” yapısında otomatikkod üretebilmek için Simulink PLCCoder™ ürününü kullanmaktayız.Bu taşınabilir ve yapılandırılmışmetni, IDE içerisine aktararak,hedef PLC donanımında kullanabil-mekteyiz. Şekil 9’da IEC 61131 içinyapılandırılmış kod metnini gör-

mekteyiz. Üretilen “structured text”kod yapısının çok iyi yorumlandığınıve kolaylıkla model ile ilişkilen-dirme suretiyle izlenebildiğini gözönünde bulundurmak gerekir.Otomatik kod üretimi, manuel kod-lamadan gelen hataları yok eder venihai yapılandırılmış kod metnininPLC üzerinde benzetim sonuçları ileçok yakın değerler veren numeriksonuçlara ulaşılmasını sağlar. Simu-

link PLC Coder™, özgün benzetimsonuçları ile test gerçekleme sonuç-larını karşılaştırabileceğimiz bir testdüzeneği üretir.Eğer PLC yazılım ve donanımınınbir arada, tümleşik bir şekilde ger-çeklenmesini, donanım içeren testortamı yardımıyla istersek, sistemmodelimizi Simulink Coder™ kul-lanarak C koduna çevirebilir ve ger-çek zamanlı simülatör üzerinde(örneğin xPC Target™) modeli ko-şarak PLC kontrol algoritmasınıdoğrulayabiliriz.

Kullanılan ürünler:l Simulink®l SimHydraulics®l SimMechanics™l Simscape™l Simulink Control Design™l Simulink Design Optimization™ l Simulink PLC Coder™l Stateflow™Bu yazı, MathWorks News&Notesdergisindeki, yazarları Parasar Kodati(MathWorks), Tom Erkkinen(MathWorks) and Arkadiy Turevskiy(MathWorks) olan Design and PLCImplementation of Complex Indus-trial Control Strategies isimli makale-den Türkçe’ye çevrilmiştir.

Şekil 7. Stateflow™ ile oluşturulmuş hataya dayanıklıreferans değer dağılımı.

Şekil 8. Herhangi bir aşamanın başarısız olma durumunda sistemin kurtarılmasına il-işkin benzetim sonuçları: Aşama 1 başarısız olunca Aşama 2 ve 3 ile telafi edilir. Aşama2 başarısız olduğunda, sadece Aşama 3’ün gerçeklenmesi ile toplam kalınlık azaltmahedefi tutturulamadığından hat durdurulur.

Şekil 9. Simulink PLC Coder™ kullanılarakoluşturulan IEC 61131'e göre yapılandırılmışmetin. Stateflow™ şemasına referanslanan yo-rumlar mavi renkte görülmektedir.

YAKLAŞAN ETKİNLİKLER

28 www.figes.com.tr

Güçlü Marka için Güçlü Ar-Ge, 19 Nisan'da İstanbul'daBu yıl "Güçlü Marka içinGüçlü Ar-Ge" sloganıyladüzenlediğimiz FİGES 17. Bilgisayar DestekliMühendislik Konferansı'nı,İstanbul The Green ParkPendik Hotel'de gerçekleştiriyoruz. FİGES konuşmacılarıharicinde 40'ı aşkın değerlikonuşmacının ve panelistinkatılacağı etkinliğimize, her yıl olduğu gibi, bu yıl dayüksek ilgi bekliyoruz. Konferansımızla ilgili detaylı bilgi www.figes.com.tr/konferans/2013 adresindenalınabilir.

Tıbbi Cihaz Sektöründe Ar-Ge ve İleri MühendislikGeçen yıl İstanbul, Ankara, Bursa ve Konya'dadüzenlediğimiz Ar-Ge günlerine, bu yıl tematiketkinliklerimizle devam ediyoruz. Tıbbi cihazların yerli olarak tasarımı ve üretimi konusundaki Ar-Ge ve mühendislik konularını işleyeceğimiz veİzmir MMO Tepekule Kongreve Sergi Merkezi’nde, 22 Mayıs’ta gerçekleştirilecektam günlük etkinliğimizde,başta İYTE Rektörü SayınProf. Dr. Mustafa Güden veANSYS firmasından IndustryDirector Thierry Marchalolmak üzere, sektör ile ilgiliçeşitli konuşmacılarımız olacak. Sabah genel oturumdakonuşmalar, öğleden sonra ise ayrı salonlarda tekniksunumlar ve tartışmalargerçekleşecek. Bilgi içinwww.figes.com.tr/tcag.

Hem Askeri Hem Sivil Denizcilik Bizim İçin Çok ÖzelTematik Ar-Ge günü etkinliklerimize, yaz dönemindeyapacağımız denizcilik etkinliğimizle devam edeceğiz.Etkinlik detayları ilerleyengünlerde duyurulacak ve İnternet sitemizde ilan edilecektir.

FİGES Mühendis Yetiştirme Yaz OkullarıYıllardan beri süregelen geleneğin devamı olarak,geçen yaz yaptığımız YapısalAnaliz Mühendisi YetiştirmeYaz Okulu Programı’nı, bu yıl Elektromanyetik veAkışkanlar konularındagerçekleştireceğiz. Takvim

netleştiğinde duyurusu yapılacak etkinliğe ilişkin detaylar, İnternet adresimizden de öğrenilebilecek.

MATLAB ve ANSYS, Yazılım EtkinlikleriTürkiye temsilcisi olduğumuzMATLAB, ANSYS ve diğer yazılımlar için yoğun bir etkinlik programı gerçekleştirmekteyiz. Yılın 2. çeyreğinde; İstanbul,Ankara, İzmir, Bursa, Eskişehir gibi illerde genelkatılıma açık çeşitli seminerve çalıştay programlarımızdüzenlenecek. Etkinlikler hakkındahttp://www.figes.com.tr/semineradresinden bilgi alınabilir.

IDEF Fuarıİstanbul'da, 7-10 Mayıs tarihlerinde düzenlenecek IDEF fuarında, 3. Salon, 324D numaralı stant alanında olacağız. Bir önceki fuaragöre iki kat daha büyük bu alanda, sizler ile buluşmaktan memnuniyet duyacağız.

Medyada FİGESn Defence Turkey dergisi,

IDEX fuarı özel sayısında,Genel Müdürümüz Dr. Şadi Kopuz ile söyleşiyayımladı.

n Metal Makine dergisinde,Pazarlama DirektörümüzYük. Müh. Özgür Emekli ve Bursa Bölgesi YapısalAnalizler Yöneticimiz Yük.Müh. Ersen Arslan'ınsöyleşileri yayımlandı.