Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

8-12

Authors: Gökay KÜTÜKCÜ , Hakan DEMİR

In this paper, a seawater source heat pump system is designed for a bridge heating in winters. It is probable to freeze of the ways and bridges which may cause many accidents in the cold and snowy weathers. Snow melting system is necessary to prevent the possible accidents and privative situations. Design of the optimum pipe length of seawater heat exchanger is a critical issue to transfer the maximum heat from the sea. Effects of the pipe diameter, wall thickness, radius of the coil and coil pitch on the heat transfer were shown in this paper. Moreover, friction factor of the helicoidal pipes and energy consumption of pumps were also calculated. Öz: Bu makalede, kış aylarında köprü ısıtmada kullanılan deniz suyu kaynaklı bir pompası dizayn edilmiştir. Kışın özellikle karlı havalarda köprü ve yolların donması pek çok kazaya neden olmaktadır. Bu nedenle muhtemel kazaların önlenmesi açısından kar eritme sistemlerinin kullanılması gereklidir. Optimum boru boyunun belirlenmesi denizden ısı transferinin maksimum olması için önemli bir kriterdir. Bu çalışmada boru çapı, et kalınlığı, sarmal çapı ve sarmal adımının ısı transferine etkileri incelenmiştir. Ayrıca, sarmal borulardaki sürtünme katsayısı ve pompaların enerji tüketimleri de hesaplanmıştır. Anahtar kelimeler: Sarmal ısı değiştirici, Deniz suyu kaynaklı ısı pompası, Optimizasyon, Donma

19-24

Authors: Sertaç ÇADIRCI , Ufuk DEMİR , Semra Zuhal BİROL , Levent TRABZON , Hasan GÜNEŞ

Öz: Bu çalışmada farklı geometrideki mikrokanallar içerisinde saf su akışı için elde edilen cidar kayma gerilmesi ve basınç farkı değerleri sayısal olarak elde edilmiştir. Çalışma, benzer bir laboratuvar ortamında farklı debilerde endotel ve immun sistem hücreleri üzerinde meydana gelebilecek farklı fiziksel etkileri ve bu hücrelerin davranışlarını inceleyebilmek için bir ön çalışma niteliğindedir. Belirlenen debi aralığında, endotel hücrelerinin ve monosit hücrelerinin in-vivo’da fizyolojik olarak maruz kaldıkları ya da kalabilecekleri alt ve üst cidar kayma gerilmesi değerleri sayısal olarak tahmin edilmeye çalışılmıştır. Bu kapsamda; farklı genişleme oranlarına sahip ani genişlemeli mikro- kanallar, bir cidarı kaviteli ve simetrik kıvrımlı mikrokanal olarak adlandırılan üç değişik konfigürasyonda ve farklı hacimsel debi değerlerinde analizler yapılarak, mikrokanal alt cidarlarında meydana gelen kayma gerilmesi değerleri ve kanal girişi ile çıkışı arasında oluşan basınç farkı değerleri sayısal olarak elde edilmiştir. Anahtar kelimeler: Mikrokanal akışı, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD), Mekano-biyolojik davranış, Cidar kayma gerilmesi Abstract: In this study, wall shear stress and pressure difference values for a pure water flow in various microchannel configurations are obtained numerically. Through simulations, physical effects of various flow rates on endothelium and immune system cells are predicted and case studies are carried out to investigate the behavior of such cells under similar laboratory conditions. In-vivo physiological behavior of endothelium and monocyte cells under real conditions can be predicted by pressure differences and wall shear stresses calculated for various flowrates. In this concept, various microchannel configurations such as sudden expanding microchannels with different expansion ratios, microchannels with cavities on one side and symmetrically curved microchannels are designed and CFD simulations are carried out to obtain computational values of the pressure drops between the inlet and outlet of the microchannels as well as wall shear stress distributions on the bottom walls of the configurations.

30-35

Authors: Murat ERDEM , Müjdat FIRAT, Yasin VAROL

Öz: Bu çalışmada, lityum sıvısı dıştan manyetik alan indüksiyonuna maruz bırakılan üç boyutlu dairesel bir kanalda sayısal olarak incelenmiştir. Manyetik alan, kanala akış yönüne dik olarak uygulanmıştır. Re=2250 ve manyetik alan kuvveti sırasıyla 0T, 0.04T, 0.08T ve 0.12T olarak seçilmiştir. Bunun yanında, akışkan sıcaklığı 473.15 K iken cidar sıcaklığı 373.15 K’dir. Hesaplamalar ANSYS-Fluent ticari yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Manyetik alanın akışkan hızı, basınç ve sıcaklık üzerindeki etkileri grafiksel olarak sunulmuştur. Manyetik alan etkisinin akışkan hızını azaltırken, basıncı arttırdığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, manyetik alan boru uzunluğu boyunca kanalın farklı bölgelerinde, sıcaklığı farklı şekilde etkilediği gözlemlenmiştir. Anahtar kelimeler: MHD, Manyeto-hidrodinamik, Zorlanmış taşınım, Sıvı lityum soğutma, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) Abstract: In this study, the lithium fluid was numerically analyzed in a three-dimensional circular channel exposed to external magnetic field induction. The magnetic field is applied perpendicular to the flow direction of the channel. Re=2250 and the magnetic field strength was selected as 0T, 0.04T, 0.08T and 0.12T, respectively. Besides, while the fluid temperature is 473.15 K, the wall temperature is 373.15 K. Calculations were performed with ANSYS-Fluent commercial software. The effect of the magnetic field on the fluid velocity, pressure and temperature has presented graphically. While the magnetic field seriously has reduced the fluid velocity, the pressure has observed to increase. Also, it has been observed that the magnetic field affects the temperature differently

43-49

Authors: Ali Çağlar ÖNÇAĞ , Çağdaş TEKCAN ,Hüseyin ÖZDEN

Öz Bu çalışmada, günümüz endüstri alanlarının birçoğunda uygulanan tersine mühendislik yöntemi ile ilgili mekanik parçalara yönelik literatürde yapılmış çalışmalar incelenmiş ve bir iş akışı oluşturulmuştur. Bu akış dikkate alınarak hem yüzey hem katı modelleme yapılabilecek bir otobüs turboşarj dirseği-çıkış üzerinden taşınabilir koordinat ölçüm makinası (KÖM)’na entegre edilmiş bir üç boyutlu (3B) lazer tarayıcısıyla taranmış ve parça modellenmiştir. Tarama sonucu elde edilen nokta bulutu kullanılarak tasarlanan bilgisayar destekli tasarım (BDT) modeli üzerinden bire bir ölçekte 3B baskı alınmıştır. Çalışma sonunda uygulamanın akışa göre değerlendirilmesi yapılmıştır. Böylelikle tersine mühendislik yazılımlarında hem yüzey modelleme çalışmalarının hem de katı model tasarımların birbirine entegre edilebildiği görülmüştür. Ayrıca serbest formlu yüzeylere sahip parçaların tersine mühendislik uygulamalarına üç boyutlu yazıcıların kolaylıkla entegre edilebileceği görülmüş ve 3B yazıcı kullanımının tersine mühendislik uygulamalarının standart bir parçası haline gelebileceği görülmüştür. Anahtar kelimeler: Tersine mühendislik, İş akışı, 3B lazer tarama Abstract: In this study, several reverse engineering applications which mainly being used in many industrial areas have been investigated and a workflow has been formed. According to this workflow, a bus turbo unit outlet/connection with both surface and solid model capabilities has been scanned by a three dimension (3D) laser scanner integrated to a portable coordinate measuring machine (CMM) and a digital model has been created. A 1/1 scale three dimension part has been printed via computer aided design (CAD) model created from the point cloud acquired from laser scanning operation. This application has been evaluated according to the workflow. Therefore, it has seen that surface modelling and solid design methods can be integrated with reverse engineering software in various applications. In addition, it has seen that 3D printers can be adopt easily to the applications of reverse engineering of the parts having freeform surfaces and the use of 3D printers can be a standard part of the reverse engineering process.

63-68

Authors: Sedat ARAS, Rukiye ERTAN , Hande GÜLER ÖZGÜL

Öz: Bu çalışmada farklı kalınlıklardaki DP 800, Usibor 1500 ve Ductibor 500P olmak üzere üç farklı yüksek mukavemetli çelik sac malzeme elektrik direnç nokta kaynağı ile birleştirilmiştir. Kaynak işlemi elektrik akımı, basıncı ve süresi gibi sabit parametreler altında farklı malzeme kombinasyonlarında yapılmıştır. Aynı ve farklı malzeme çiftleri için bindirme şeklinde elektrik direnç nokta kaynağı uygulanarak standartlara uygun çekme numuneleri hazırlanmıştır. Bağlantıların mekanik özellikleri sertlik ve çekme-makaslama testleri ile değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar Ductibor 500P malzemenin kaynak sonrasında en yüksek mukavemet ve sertlik değerlerine sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca farklı tür çelikler birbirileriyle kaynak edildiğinde ulaşılan maksimum çekme-makaslama kuvveti ve uzama miktarı aynı tür malzemelere göre daha yüksek değerlerde elde edilmiştir. Anahtar kelimeler: DP 800, Usibor 1500, Ductibor 500P, Elektrik direnç nokta kaynağı, Vickers sertlik testi, Çekme-makaslama testi Abstract: In this study, DP 800, Usibor 1500 and Ductibor 500P three different high strength steel sheet materials with different thicknesses were joined with electrical resistance spot welding. Welding process is carried out in different material combinations under constant parameters such as electric current, pressure and duration. Tensile specimens for the same and different material pairs welded by resistance spot welding in the form of overlay were prepared according to the standards. Mechanical properties of the welded specimens were evaluated by hardness and tensile-shear tests. The results show that Ductibor 500P material has the highest strength and hardness values. Furthermore, when different types of steels are welded together, the maximum tensile-shear force and elongation achieved are higher than those of the same type of materials.

76-82

Authors: Vildan ÖZKIR , Burak TOPÇU

Abstract: Among network optimization problems, travelling salesman problem is widely studied one in the literature. Since the problem is computationally hard, many heuristics have been developed to obtain the optimal solution in reasonable time. This paper introduces a hybrid electromagnetism-like heuristics to solve symmetric travelling salesman problems. Originally, electromagnetism-like heuristic is a population based global search algorithm that is inspired by electromagnetism theory in Physics. The proposed mechanism is based on the principle of encouraging randomly generated particles to move toward to optimal solution in the feasible area. In this paper, random-key approach is adapted to electromagnetism-like heuristic to solve vehicle routing problems. Regarding 15 benchmark instances, proposed heuristic procedure produces optimal solutions for small instances. Moreover, as the number of vertices increase in the network, the proposed algorithm generates near optimal solutions. Efficiency of results shows that the proposed algorithm can be evaluated for the solution of combinatorial optimization problems. Öz: Ağ optimizasyonu problemleri içerisinde, gezgin satıcı problemi literatürde yaygın bir şekilde çalışılan problemlerden biridir. Problemin hesaplama açısından zor olması dolayısıyla, optimal çözümü elverişli zamanda elde edebilmek için pek çok sezgisel algoritma geliştirilmiştir. Bu çalışma, simetrik gezgin satıcı problemlerinin çözümü için melez bir elektro-manyetizma sezgiseli sunmaktadır. Esasında, elektro-manyetizma sezgiseli, fizikteki elektromanyetizma teorisinden ilham alan, popülasyon tabanlı global bir arama algoritmasıdır. Önerilen mekanizma, fizibil alanda rassal olarak oluşturulan partikülleri optimal çözüme yaklaştırma prensibine dayanır. Bu çalışmada, araç rotalama problemlerini çözebilmek için rassal anahtar yaklaşımı elektromanyetizma sezgiseline adapte edilmiştir. 15 kıyaslama örneği üzerinde test edilen sezgisel yöntem küçük boyuttaki problemler için en iyi çözümleri üretmektedir. Ayrıca, ağdaki nokta sayısı arttıkça, önerilen algoritma optimale yakın çözümler üretmektedir. Sonuçların etkinliği, önerilen algoritmanın kombinatoryal optimizasyon problemleri çözümü için de değerlendirilebileceğini göstermektedir. Anahtar kelimeler: Elektromanyetizma sezgiseli. Gezgin satıcı problemi, Kapasite kısıtsız araç rotalama

94-100

Authors: Ertan YAKICI

Abstarct: The problem of locating naval platforms in the operation region with the aim of maximizing both total radar coverage and critical radar coverage is solved by using Multiobjective Evolutionary Algorithms (MOEA). Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) and S-Metric Selection Evolutionary Multiobjective Optimization Algorithm (SMS-EMOA) procedures are implemented. Experiments show that evolutionary algorithms provide good and diverse alternatives that are considered to be very close to Pareto-optimal front. The performances of NSGA-II and SMS-EMOA approaches are compared employing the hypervolume indicator technique. The performance of NSGA-II is found better in terms of both convergence and diversity. Öz: Donanma platformlarının, radar toplam kapsama alanları ve radar kritik kapsama alanlarının ençoklanması amacı ile harekât bölgesinde konuşlandırılması problemi çok amaçlı evrimsel algoritmalar kullanılarak çözülmüştür. Bu kapsamda, literatürde Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) ve S-Metric Selection Evolutionary Multiobjective Optimization Algorithm (SMS-EMOA) adı verilen yöntemler kullanılmıştır. Deney uygulamasında, bu yöntemlerin Pareto-optimal cepheye oldukça yakın olduğu değerlendirilen iyi ve istendiği gibi birbirinden farklı çözümler ürettiği görülmüştür. Kullanılan yöntemlerin performansları hipervolüm gösterge tekniği kullanılarak karşılaştırılmış, NSGA-II yönteminin daha iyi performans gösterdiği tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Filo konumlandırma, Optimal sensör yerleşimi, Çok amaçlı evrimsel algoritmalar

108-116

Authors: İnci SARIÇİÇEK

Öz: İşletmelerin üretim planlama faaliyetlerinde makina çizelgeleme kısa dönem planlamada sık tekrarlanan bir faaliyet olup kaynakların etkin kullanımı açısından çok önemlidir. Gerek darboğaz problemleri gerek kapasiteyi arttırma amaçlı aynı işi yapabilen birden fazla makina bulanan atölyelerde atölye ortamı ne olursa olsun bir paralel makina çizelgeleme probleminin de çözülmesi gereği ortaya çıkmaktadır. Özellikle özdeş olmayan paralel makinalarda işin hangi makinada işleneceği birçok faktöre bağlı olarak belirlenmek istenmektedir. Bu tür durumlara genel yazılımlar cevap verememektedir. Ayrıca plastik akıtma, fırınlama gibi paralel makina ortamlarında iş sırasına bağlı olarak hazırlık sürelerinin değişmesi durumu söz konusu olduğunda sıraya bağımlı hazırlık sürelerini de dikkate alan çizelgeler hazırlamak planlamacılar için önem arz etmektedir. Bu kapsamda, çalışmada sıraya bağımlı hazırlık süreli özdeş olmayan paralel makina çizelgeleme problemleri için bir karar destek sistemi tasarlanmıştır. Karar verici ilgili sistemi kullanarak, durumsallık yaklaşımıyla ilgili dönemde atölyede hangi amaç için işlerin çizelgelenmesi gerekiyorsa ilgili amaca göre çizelgeyi elde edebilir. Ayrıca, işleri en kısa sürede bitirmek ve geciken iş sayısını en küçüklemek gibi farklı amaç fonksiyonları için çizelgeleri elde etme ve sonuçlarını karşılaştırma imkânı bulabilir. Karar destek sisteminin model temelinde, büyük boyutlu gerçek hayat çizelgeleme problemlerine kısa sürede çözüm üretebilen ileri sezgisel algoritmalar kullanılmıştır. Anahtar kelimeler: Özdeş olmayan paralel makina çizelgeleme, Sıraya bağımlı Hazırlık Süreleri, Karar destek sistemi, Tavlama benzetimi, Yasaklı arama Abstract: Machine scheduling in the production planning activities of enterprises is an activity that is frequently repeated in short periods and is very important in terms of efficient use of resources. It is necessary to solve a parallel machine scheduling problem regardless of the workshop environment in workshops where more than one machine that can do the same job to increase the capacity and solve the bottleneck problems. Especially in non-identical parallel machines, it is desired to determine which machine will process the job depending on many factors. A general software cannot respond to such situations. In addition, it is important for planners to prepare charts that take into account sequence dependent setup times in parallel machine environments such as plastic injection and oven scheduling problems. In this context, the study is focused on designing a decision support system for non-identical parallel machine scheduling problems with sequence dependent setup times. By using the decision support system, the decision maker can obtain the schedule for the jobs need to be scheduled for the relevant period and purpose according to situation of workshop. The system makes it possible to find and compare schedules for different objective functions such as minimizing makespan and minimizing the number of tardy jobs. On the basis of the model of the decision support system, meta-heuristic algorithms that can produce a solution to large scale real-life scheduling problems in a short time have been used.

124-129

Authors: Hasan AKYER , Can Berk KALAYCI , Hakan AYGÖREN

Öz: Geçmişte, yatırımcılar portföylerini geleneksel portföy teorisi yaklaşımına göre oluştururken, günümüzde, modern portföy teorisi yaklaşımı daha yaygın tercih edilmektedir. Modern portföy teorisinin temelleri, Harry Markowitz tarafından geliştirilen ortalama varyans modeli ile atılmıştır. Fazla sayıda menkul kıymetten oluşan bir portföyün işlem maliyeti artacak ve kontrolü zorlaşacaktır. Bu nedenle, ortalama-varyans modeline portföydeki menkul kıymet sayısı kısıtı eklenmelidir. Eleman sayısı kısıtlı portföy optimizasyonu problemi NP-Zor sınıfındadır. Bu sınıftaki problemlerin, kesin çözüm üreten algoritmalar ile kabul edilebilir zaman diliminde çözümü zor olduğundan sezgisel yöntemlere genellikle başvurulmaktadır. Bu çalışmada, portföy optimizasyonu problemi çözümü için bir parçacık sürü optimizasyonu algoritması uyarlanarak ve Borsa İstanbul endeksine uygulanmıştır. Elde edilen deneysel bulgular göstermektedir ki, kısıtsız etkin sınıra yaklaşabilmek için düşük risk seviyelerinde daha fazla hisseye yatırım yapılması gerekirken, risk seviyesi arttıkça elde tutulması gereken hisse senedi sayısı azalmaktadır. Anahtar kelimeler: Portföy optimizasyonu, Ortalama-varyans modeli, Sezgisel metotlar, Parçacık sürü optimizasyonu. Abstract: While investors used to create their portfolios according to traditional portfolio theory in the past, today modern portfolio approach is widely preferred. The basis of the modern portfolio theory was suggested by Harry Markowitz with the mean variance model. A greater number of securities in a portfolio is difficult to manage and has an increased transaction cost. Therefore, the number of securities in the portfolio should be restricted. The problem of portfolio optimization with cardinality constraints is NP-Hard. Meta-heuristic methods are generally preferred to solve since problems in this class are difficult to be solved with exact solution algorithms within acceptable times. In this study, a particle swarm optimization algorithm has been adapted to solve the portfolio optimization problem and applied to Istanbul Stock Exchange. The experiments show that while in low risk levels it is required to invest into more number of assets in order to converge unconstrained efficient frontier, as risk level increases the number of assets to be held is decreased.

141-152

Authors: Ibrahim KUCUKKOC

Abstract: Two-sided assembly lines are heavily used in automotive industry for producing large-sized products such as buses, trucks and automobiles. Mixed-model lines help manufacturers satisfy customized demands at a reasonable cost with desired quality. This paper addresses to mixed-model two-sided lines incorporating incompatible task groups and proposes a new method for minimizing two conflicting objectives, namely cycle time and the number of workstations, to maximize line efficiency. While such an approach yields to a so-called type-E problem in the line balancing domain, the proposed nondominated sorting ant colony optimization (NSACO) approach provides a set of solutions dominating others in terms of both objectives (pareto front solutions). The solution which has the highest line efficiency among pareto front solutions is then determined as the best solution. An additional performance criterion is also applied when two different solutions have the same values for both objectives. The solution which has the smoother workload distribution is favoured when both criteria are the same. NSACO is described and a numerical example is provided to exhibit its running mechanism. The performance of the algorithm is tested through test problems in two conditions, i.e. incompatible task sets are considered and not considered, and computational results are presented for the first time. The results indicate that NSACO has a promising solution capacity. Öz: İki-taraflı montaj hatları otomotiv endüstrisinde otobüs, kamyon ve otomobil gibi geniş hacimli ürünlerin üretiminde yoğunlukla kullanılmaktadır. Karışık modelli hatlar ise üreticilere müşterilerin kişiselleştirilmiş talebini uygun maliyetle ve istenen kalitede ulaştırmak için yardımcı olmaktadır. Bu çalışma uyumsuz iş gruplarını içeren karışık-modelli iki taraflı montaj hatlarını konu almaktadır ve hat etkinliğini maksimize etmek için birbiriyle çelişen iki amacı (çevrim zamanı ve istasyon sayısı) minimize eden yeni bir yöntem önermektedir. Böyle bir yaklaşım montaj hattı alanında tip-E olarak adlandırılan probleme işaret etse de önerilen bastırılmamış sınıflandırmalı karınca koloni algoritması (NSACO) diğer çözümleri her iki amaç açısından da bastıran çözüm seti sunmaktadır (pareto yüzey çözümler). Çözümler arasından en yüksek hat etkinliğine sahip olanı en iyi çözüm olarak belirlenmektedir. İki farklı çözüm her iki amaç açısından da aynı değerlere sahip olduğu zaman, ilave bir performans kriteri uygulanmaktadır. Her iki amaç da aynı değerlere sahip olduğu zaman daha düzgün iş yükü dağılımına sahip olan çözüm tercih edilmektedir. NSACO tanımlanmıştır ve çalışma prensibi bir sayısal örnek üzerinden anlatılmıştır. Algoritmanın performansı, uyumsuz iş seti kısıtlarını dikkate alarak ve almayarak iki durum altında test edilmiştir ve araştırma sonuçları ilk defa sunulmuştur. Sonuçlar göstermektedir ki NSACO ümit verici çözüm kapasitesine sahiptir. Anahtar kelimeler: Montaj hattı dengeleme, Karışık-model, İki taraflı hatlar, Uyumsuz iş seti kısıtları, Bastırılmamış sınıflandırmalı karınca koloni optimizasyonu