Bir tarımsal ilaçlama dronunun sıvı tankındaki çalkalanmayı baskılayan bir tasarım
A design that suppresses sloshing in the liquid tank of an agricultural spraying drone
- Tez No: 993152
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER GÜNDOĞDU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Dinamiği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Sıvı çalkalanması, tarımsal ilaçlamada kullanılan dronların performansını etkilemektedir. Dron tankındaki sıvı, şiddetli rüzgarlar ve engellerden kaçınmak için yapılan ani manevraların tetiklemesi ile depo içerisinde çalkalanmaya başlar. Bu çalkalanma ilaç püskürtme esnasında dronun belirlenen rotadan sapmasına yol açabilmektedir. Tankın içindeki çok yönlü çalkalanma kuvvetleri ilaçlama veriminin düşmesine ve dronun bir engelle çarpışmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada amaç püskürtücü dron tanklarındaki çalkalanma üzerinde etkili olabilen ve özgün geometriye sahip bir çalkalanma baskılayıcı tasarlamaktır. Yöntem: Bu çalışmada, birden fazla kanatçık şeklinde bölmeden oluşan bir çalkalanma baskılayıcı sunulmaktadır. Püskürtme dronlarının sıvı tankları için tasarlanan bu pasif baskılayıcı, benzersiz bir geometriye sahiptir. Çalışmada, bu pasif baskılayıcının çalkalanmayı baskılama performansı, sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) tanklarında yaygın olarak tercih edilen halka tipi bölmelerin performansıyla karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma, ANSYS Fluent ortamında altıgen kesitli tanklarda gerçekleştirilen çalkalanma simülasyonları kullanılarak yapılmıştır. Tüm çalkalanma simülasyonları sonlu hacimler yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Bu simülasyonlar yapılırken seçilen türbülanslı akış modeli ise bir doğrusal hareket sistemi üzerinde gerçekleştirilen çalkalanma deneyleri ile doğrulanmıştır. Bulgular: Simülasyon sonuçları akış modeline bağlı olarak değişebileceğinden, baskılayıcı içermeyen altıgen kesitli tank için simülasyon çözümleri Standard k-ε, Standard k-ω ve SST k-ω türbülans modelleri kullanılarak elde edilmiştir. Daha sonra bu türbülanslı akış modellerinden hangisinin çalkalanma problemimiz için daha uygun olduğunu belirlemek amacıyla tek eksenli bir çalkalanma deneyi baskılayıcı içermeyen bir tank kullanılarak yapılmış ve bu deneyden elde edilen su yüksekliği genlikleri, simülasyonlardan elde edilen genlik değerleri ile karşılaştırılmıştır. Standard k-ω türbülans modeli doğrulandıktan sonra baskılayıcı içermeyen, halka tipi bölmelere sahip ve kanatçık biçiminde bölmelere sahip üç tank, simülasyonlarda aynı sabit ivme ile doğrusal hareket yapmaya zorlanmıştır. Standard k-ω türbülans modeli kullanılarak yapılan simülasyonlarda söz konusu tanklar için yatay çalkalanma kuvveti, su yüksekliği, akışkan hızı ve toplam basınç değişimleri hesaplanmıştır. Sonuç: Simülasyon sonuçları, tank içindeki sıvıyı stabilize etmede hem kanatçık tipi hem de halka tipi baskılayıcıların etkili olduğunu göstermektedir. Halka tipi bölmeler çalkalanmayı daha kısa süre sönümlerken, kanatçık tipi bölmeler farklı tank geometrilerine uyarlanabilir, etkin ve yenilikçi bir yapısal konfigürasyon sunmaktadır. Öyle ki, tezde tanıtılan kanatçık biçimindeki çalkalanma baskılayıcının uygun bir konfigürasyonunun kullanılması halinde püskürtücü dron tanklarında etkin bir çalkalanma sönümleme kabiliyetinin elde edilebileceği ortaya konulmuştur. Bu konfigürasyon oluşturulurken göz önünde bulundurulması gereken en önemli boyutsal parametreler: kanatçık tipi bölmelerin genişlikleri, yükseklikleri ve adetleri olmuştur. Sınırlı etkisi olmakla birlikte kanatçıkların konumlandırma açılarının da dikkate alınması gereken bir parametre olduğu ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
Purpose: The phenomenon of liquid sloshing affects the performance of drones used in agricultural spraying. The liquid in the drone's tank begins to slosh as a result of sudden maneuvers performed to avoid obstacles and strong winds. This sloshing can cause the drone to deviate from its predetermined path during spraying. The multidirectional sloshing forces inside the tank reduce spraying efficiency and may even lead to collisions with obstacles. The aim of this study is to design a sloshing-suppressing device with a unique geometry that can effectively reduce sloshing in sprayer drone tanks. Method: In this study, a sloshing suppressor consisting of multiple blade-shaped baffles is presented. This passive suppressor, designed for the liquid tanks of spraying drones, features a unique geometry. The sloshing suppression performance of this passive device was compared with that of ring-type baffles, which are commonly used in liquefied natural gas (LNG) tanks. The comparison was conducted using sloshing simulations in hexagonal-section tanks within the ANSYS Fluent environment. All sloshing simulations were performed using the finite volume method. The turbulence flow model selected for these simulations was validated through sloshing experiments conducted on a linear motion system. Findings: Since simulation results may vary depending on the flow model, simulation solutions for a hexagonal-section tank without baffles were obtained using the Standard k-ε, Standard k-ω, and SST k-ω turbulence models. Subsequently, in order to determine which of these turbulent flow models is more suitable for our sloshing problem, a single-axis sloshing experiment was conducted using a tank without baffles, and the water elevation amplitudes obtained from this experiment were compared with the amplitude values obtained from the simulations. After the Standard k-ω turbulence model was validated, three tanks — one without baffles, one with ring-type baffles, and one with blade-type baffles — were forced to perform linear motion at the same constant acceleration in the simulations. Using the Standard k-ω turbulence model, the horizontal sloshing force, water elevation, fluid velocity, and total pressure variations for these tanks were calculated in the simulations. Results: The simulation results demonstrate that both blade-type and ring-type baffles are effective in stabilizing the liquid inside the tank. While ring-type baffles dampened the sloshing within a shorter time, blade-type baffles offered an effective and innovative structural configuration that can be adapted to different tank geometries. Thus, it has been demonstrated that an effective sloshing damping capability can be achieved in sprayer drone tanks when an appropriate configuration of the blade-shaped sloshing suppressor introduced in the thesis is employed. In forming this configuration, the most important dimensional parameters to be considered were identified as the widths, heights, and numbers of the blade-type baffles. Although their influence is limited, the orientation angles of the blades were also shown to be a parameter that should be taken into account.
Benzer Tezler
- Tarımsal ilaçlama amaçlı radyal bir kompresörün tasarımı, prototip imali ve performans analizi
A Radial compressor design, prototype construction and performance analyse for an agricultural machine
ABDURRAZZAK AKTAŞ
Doktora
Türkçe
2001
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BALCI
- Tarımsal amaçlı tasarlanan dört rotorlu bir insansız hava aracında farklı meme tiplerinin ilaçlama performanslarının belirlenmesi
Determination of the spraying performance of different nozzle types in a four-rotor unmanned aerial vehicle designed for agricultural purposes
RUÇHAN ÇÖMLEK
Doktora
Türkçe
2024
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiTarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TANER YILDIZ
PROF. DR. BAHADIR SAYINCI
- Van ili ve çevresinde tarımsal savaş ekipmanlarının ve uygulama sorunlarının saptanması üzerine bir araştırma
Research determining agricultural pest control equipment and application problems in Van province
ALİ BOLAT
- Tarımsal üretimde yabancı otun alternatif mücadelesinde sıcak köpük uygulamaları üzerine bir araştırma
A research study on hot foam applications as an alternative weed control in agricultural production
FERHAT KÜP
- Manisa ili bağ alanlarında kullanılan tarımsal ilaçların gıda güvenliğine etkisinin koşullu değerleme yöntemiyle analizi ve üretici duyarlılığının belirlenmesi üzerine bir araştırma
A research on determination of effects on food safety of pesticide usages with contingent valuation method and grower awareness in Manisa vineyard areas
SELÇUK KARABAT