Search

Bu tez çalışmasının başlıca amacı, akışkan fiziğinde yoğunluk arayüzlerinde burulma (shear) hızı olduğunda ortaya çıkan Kelvin-Helmholtz kararsızlığının tanımını ve oluşma mekanizmasını incelemektir. Sonrasında, manyetize olmuş akışkan olarak tanımlanan plazma içerisinde yoğunluk arayüzlerindeki süreçleri incelemek ve manyetik alan, burulma hızı ve dalga numarası gibi temel parametrelerin büyüme oranını nasıl etkilediğine bakmaktır. Bu parametrelerden artan manyetik alanın kararsızlığı ortadan kaldırdığı görülürken, burulma hızının artan değerleri kararsızlığın büyüme oranını daha da artırmaktadır. Pertürbasyonların burulma hızı boyunca ilerlemediği durumda kararsızlığın kararlı hale gelmesi daha da kolaylaşmaktadır. Ayrıca dalga numarasının artan değerleri kararlı veya kararsız hale gelişi süreçlerini hızlandırdığı da gözlemlenmiştir.Uygulama olarak ise Güneş fiziğinin ilgi çeken konularından birisi olan Koronal Kütle Atımlarında meydana gelebilecek Kelvin-Helmholtz kararsızlığı incelenmiştir. Bu incelemede değişik manyetik alan, burulma hızı ve dalga numarası değerleri için kararsızlığın hangi şartlarda oluşabileceği veya oluşamayacağı belirlenmiştir.Anahtar Sözcükler: Arayüz Kararsızlığı, Kelvin-Helmholtz Kararsızlığı, Manyetohidrodinamik, Burulma Hızı, Manyetik Alan, Güneş, Koronal Kütle Atımları. Main aim of this thesis study is to investigate the definition and the formation mechanism of Kelvin-Helmholtz instability occured in the fluid when the shear velocity exists at the density interfaces. Secondly, to study the processes at the density interfaces in plasma defined as a magnetised fluid and to search the effects of fundamental parameters like magnetic field, shear velocity and wave number on the growth rate of the instability. While the increasing values of magnetic field are removing the instability, the higher values of shear velocity have an enhancing effect on the growth rate of instability. When the perturbations do not move along the shear velocity, it becomes easy to stabilize the instability. Additionally, it is also observed that the increasing values of wave number speed up the processes of stabilization and destabilization.As an application The Kelvin-Helmholtz instability possibly occured in Coronal Mass Ejections which is one of interesting subjects of Solar Physics was studied. In this investigation, occurrence and unoccurrence of instability are determined for the different values of magnetic field, shear velocity and wave number.Anahtar Kelimeler : Interface Instability, Kelvin-Helmholtz Instability, Magnetohydrodynamics, Shear Velocity, Magnetic Field, Sun, Coronal Mass Ejections. 65

Bir şok cephesi herhangi bir yoğunluk arayüzüne (farklı yoğunluklu iki akışkanın birleşme noktası) çarptığında tıpkı ışık ışınlarının optikte davrandığı gibi yansıma ve kırılmaya (arayüzün diğer tarafına geçmesi) uğrar. Manyetik alanın olmadığı durumda gelen şok cephesi de hesaba katıldığında literatürde üçlü dalga yapısı olarak da bilinen yapı ortaya çıkar. Manyetik alan plazma fiziğinde akışkanların dinamiğinin incelenmesinde önemli bir yer tutmaktadır. Manyetik alanın dikkate alınması çözümleme süreçlerini zorlaştırabilmektedir. Manyetik alan hesaba katıldığında durum diğer manyetohidrodinamik dalgalarda olduğu gibi yansıyan ve geçen cepheler hızlı-orta-yavaş bileşenlere sahip olur ve yedili dalga yapısı olarak bilinen yapı meydana gelir. Pratikte yavaş ve orta cephelerin konumları birbirine çok yakın olduklarından tek bir cephe gibi kabul edilir ve beşli dalga yapısı oluşur. Bu tez çalışmasında beşli dalga yapısı içerisinde zayıf şoklar için (r=1.1 alınarak) plazmanın akışı incelenmiştir. Ayrıca MHD akış ile aynı hız özelliklerine sahip hidrodinamik akış da incelenmiştir.Manyetik alanlı durumun incelenmesi sonucunda yansıyan ve geçen şok cepheleri arasında kalan bölgede, literatürde arayüz kararsızlıkları olarak da bilinen, Ritchmer-Meshkov, Rayleigh-Taylor ve Kelvin-Helmholtz kararsızlıklarının ortaya çıkabileceği bulunmuştur. Hatta kararsızlığın ilerleyen safhalarında yoğunluk arayüzünün türbülanslı karışımının oluşabileceği de tahmin edilmiştir. When a shock front hits to the density interface (a junction of two fluid of different densities), it both reflects and refracts similar to the behaviours of light beams in optics. Together with incident shock front, the structure appears known as the triple wave in the literature. Magnetic field has an important role for the dynamics of fluids in the plasma physics. Analysing processes get hard when the magnetic field is taken into consideration. Similar to other magnetohydrodynamics waves the reflected and refracted fronts have fast-middle-slows components, and the structure appears known as septuple-wave. The middle and slow fronts are were close therefore they can be accepted as one front and the quintuple wave structure occurs. In this present thesis, the flow of plasma was studied in the quintuple wave structure formed by density interfaces for weak shocks (i.e. r=1.1). In addition, the hydrodynamics flows having same flow characteristic to MHD is also studied.From the investigation of magnetized case, it is found that some instabilities known as interface instabilities in the fluid literature (such as, Ritchmer-Meshkov, Rayleigh-Taylorv and Kelvin-Helmholtz) can arise in the region between reflected and transmitted shock fronts. Moreover, it is also estimated that, there may be turbulent mixing of the density interface for the progressing phases of instabilities. 76

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Anahtar kelimeler: Manyeto?reolojik (MR) sıvılar ve damperler, Bingham plastikmodeliBu çalışmada, manyeto?reolojik (MR) sıvılar ve MR sıvılı damperler hakkında bilgiverildikten sonra, bir MR damperin bilgisayar ortamında elektromanyetik analizigerçekleştirilmiş ve çalışma davranışı sanki?statik akış analizi kullanılmak suretiylekestirilmiştir.MR akışkanlar özel bir taşıyıcı sıvı ile bu sıvı içerisinde bulunan mikron?boyutludemir parçacıklarından oluşmaktadır. Manyetik alana maruz kaldıklarında bu sıvılarNewton tipi olmayan akışkan davranışı sergiler ve manyetik alan etkisi altındaki budavranışları, kayma gerilmesinin ? =?y +?? ???? şeklinde tanımlandığı Bingham plastikmodeli veya kayma gerilmesinin y? =? + K? ???? n alındığı Herschel?Bulkley bünyemodeli ile uygun biçimde tarif edilebilir. Burada y ? akışkanın akma gerilmesini, ? ????şekil değiştirme hızını, K ve n ise sabitleri göstermektedir. Bu çalışmada akış analiziBingham plastik modeline göre yapılmış ve analizin doğruca Herschel?Bulkleymodeline genişletilebileceği gösterilmiştir. Analiz sonucunda elde edilen doğrusalolmayan denklem sistemi herhangi bir piston hızına karşılık gelen sönümlemekuvvetini kestirmek üzere bilgisayar yardımıyla çözülmüştür.İmalatı yapılan damper, yataklarının birbirine alışması ve temas halinde olanmekanik parçalarında meydana gelen kuru sürtünmenin kararlı hale getirilmesi içinbelirli bir süre damper alıştırma ünitesinde çalıştırılmıştır. Ardından, damperintestleri farklı akım ve hız kademelerinde; sırasıyla 0 ila 2 A ve 0 ila 2 m/s aralığındaolmak üzere standart bir test ünitesinde gerçekleştirilmiştir. Son olarak, teorikdeğerler deneysel veriler ile karşılaştırılmış ve aralarında iyi bir uyum olduğugörülmüştür. Keywords: Magneto?rheological fluids and dampers, Bingham plastic modelIn the present study, after introducing the magneto?rheological (MR) fluids and MRfluid dampers, electromagnetic analysis of an MR damper is done in computerenvironment and its operational behavior is predicted by using quasi?static flowanalysis.Magneto?rheological fluids are suspensions consisting of a special carrier liquid inwhich micron?sized iron particles exist. These fluids act like a non?Newtonian fluidwhen they are subjected to a magnetic field, and their behavior under the magneticfield can be properly described by either Bingham plastic model, for which theshearing stress is defined as ? =? y +?? ? , or Herschel?Bulkley constitutive model withny ? =? +K? ? , where y ? is the yield stress of the fluid, ? ? is the deformation rate, and Kand n are the fluid indexes. In this study, the flow analysis is done based on Binghamplastic model and it is shown that this analysis can be straightforwardly extended toHerschel?Bulkley model. The resulting non?linear system of equations is then solvedin order to predict the damping force of the damper corresponding to any pistonvelocity.The protoyped damper is operated for a period of time in order to reduce the sealdrag between contacting mechanical components of the damper to a setady?statelevel on an operating unit. Then the tests of the damper are conducted at differentcurrent and velocity stages ranging from 0 to 2 A and 0 to 2 m/s, respectively on astandart test unit. Finally, theoretical results are compared with the experimentalvalues and it is observed that there is a good agreement between the results.