Lisansüstü Dersleri

Öğrenci ile bir öğretim üyesi arasında düzenlenen ve yüksek lisans derecesine götüren araştırma programıdır. Öğrenciler, ikinci yarıyıllarının başından itibaren tüm yarıyıllarda bu derse kayıt yaptırır.

Doğrusal uzaylar ve operatörler. Matris cebiri. Tensör alanları. Karmaşık analiz. Varyasyonlar hesabı.

Diferansiyel denklemlere genel bakış. Kuvvet serisi çözümleri ve özel fonksiyonlar. Sınır değer problemleri. Dönüşüm yöntemleri. Green fonksiyonları. Kısmi diferansiyel denklemler. Pertürbasyon yöntemleri.

Genel termodinamik, temel yasalar, özellik bağıntıları, karışımlar, kimyasal denge, kararlılık, Jacobian türevleri, havacılık sistemlerinin ikinci yasa analizi; termofiziksel özelliklerin belirlenmesi için uygulamalı istatistiksel termodinamik.

Uçak motorunun performansı ve özellikleri. İki ve üç boyutlu akışlar. Kompresör ve türbin teorileri. Bileşenlerin eşleştirilmesi ve performansın değerlendirilmesi.

İntegral dönüşüm teknikleri, eşlenik ve doğrusal olmayan ısı iletimi; silindirik cisimler etrafında seyrekleşmiş ve sıkıştırılabilir akış ısı transferi; gazların ışınım özellikleri ve yanma odalarına uygulamaları.

Turbomakine akışlarının teorisi ve analizi. Eksenel ve santrifüj kompresörler, fanlar, türbinler. Turbomakine akış alanında zamana bağlılık ve türbülans. İki ve üç boyutlu kayıp mekanizmaları. Zamana bağlı turbomakine akışlarında veri toplama teknikleri. Turbomakinelerde sıcak tel/sıcak film, çok delikli Pitot ve yüksek frekans cevaplı basınç probları dâhil optik olmayan ölçüm teknikleri. Turbomakinelerde Lazer Doppler ve Lazer-2-Odak Hız Ölçümü (LDV ve L2F), Parçacık Görüntülemeli Hız Ölçümü (PIV), Doppler Global Hız Ölçümü (DGV) ve Basınca Duyarlı Boya (PSP) dâhil optik ölçüm teknikleri.

Yanmanın temel modelleri; laminer alevler, türbülanslı alevler, sıvıların ateşlenmesi ve alev kararlılığı; yanma tasarımı: kimyasal reaktör teorisinin uygulanması, fiziksel modelleme, temel tanılama teknikleri; pratik sistemlerde yanma; pistonlu motorlar, gaz türbinleri, çevresel ve ekonomik değerlendirmeler.

Türbülanslı alevler, difüzyon ve ön karışımlı türler, alev kırışıklıkları. İki fazlı akış sistemlerinde yanma, sprey yanması. Ateşleme. Yanma odası tasarımı.

Türbülans modelleme ve benzetimine giriş. Homojen ve homojen olmayan akışların Doğrudan Sayısal Benzetimi (DNS). Eddy viskozitesine dayalı modelleme: cebirsel, tek ve iki denklemli modeller. Reynolds Gerilme Modelleri. Hızlı Bozulma Teorisi. Büyük Girdap Benzetimi (LES). Filtreleme süreci ve filtrelenmiş korunum denklemleri. Smagorinsky, dinamik ve karma alt-ızgara ölçeği (SGS) modelleri. Sıkıştırılabilirlik etkileri.

Kısmi diferansiyel denklemlerin ayrık yöntemlerle çözümü (sonlu fark, sonlu hacim, panel). Potansiyel, Euler ve Navier-Stokes denklemlerinin genel ortogonal olmayan eğrisel koordinatlarda ele alınması. Hata, doğruluk, kararlılık ve yakınsama ölçütleri üzerinde durulması.

Akışlar ve türbülanslı sınır tabakalar hakkında genel bilgiler: fiziksel tanım, matematiksel formülasyon, ortalama alma, Reynolds denklemleri, enerji denklemleri, disipasyon, homojenlik, izotropi, korelasyonlar, mikro-makro ölçekler, enerji spektrumu, aralıklılık, sıcak tel anemometresi; türbülanslı sınır tabaka denklemleri; süreklilik, momentum, toplam entalpi, kapanış problemi, Crocco integrali; geçiş ölçütleri, sayısal yöntemler: sonlu fark formülasyonu, parabolik denklemlerin yapısı.

Kompresör ve türbinlere uygulandığı şekliyle iç akışların genel özellikleri. Zamana bağlı dönen akış kavramları. Kanat elemanı teorisi. Viskozite ve sıkıştırılabilirliğin etkisi. İkincil akışlar. Turbomakinelerde akış kararsızlıkları.

Kanat profili kesitlerinin kaldırma ve kalınlık problemlerine ilişkin teori ve tasarım. Pervane ve kanat profillerine uygulanan taşıyıcı çizgi ve taşıyıcı yüzey teorisi. İntegral sınır tabaka yöntemleri. Pervane itkisi ve torku.

Kartezyen tensörlere giriş; akışkanlar mekaniğinin temel kavramları; viskoz olmayan akışın matematiksel temeli; panel yöntemlerinin temeli veya türbülanslı kesme akışlarının fiziği ve hesaplanması.

Navier-Stokes denklemlerinin integral formu, dalgalar ve Riemann problemi, tek denklemli türbülans modelleri, yapısal olmayan ağ üretimi, Delaunay üçgenlemesi, ilerleyen cephe üçgenlemesi, sonlu hacim yöntemi, akı değerlendirmesi, Euler ileri/geri zaman integrasyonu, akış değişkenlerinin yüksek mertebeli yeniden oluşturulması, çözüme uyarlamalı yapısal olmayan ağlar, Toplam Varyasyon Azaltıcı şemalar ve sınırlayıcılar, Temelde Salınımsız şemalar, düşük hızlı akışlar için ön koşullandırma yöntemleri, GMRES yinelemeli çözüm yöntemi, yapısal olmayan ağlarda paralel işleme, mesaj iletim kütüphaneleri: MPI ve PVM

Aerodinamikte deneysel teknikler; basınç, sıcaklık ve hız ölçüm teknikleri. Kararlı ve zamana bağlı basınç ölçümleri ile çeşitli basınç probları ve transdüser türleri, basınç ölçümlerindeki hatalar. Termokupllar, direnç termometreleri, sıcaklığa duyarlı boyalar ve sıvı kristaller kullanılarak sıcaklık ölçümü. Sıcak tel anemometresi ile hız ölçümü. Tek ve iki telli probların kalibrasyonu. Lazer Doppler Hız Ölçümü ile hız ölçümü. Veri toplama ve sayısal sinyal işleme teknikleri.

Akışkanlar dinamiğinin temel denklemleri, doğrusallaştırılmış Euler denklemleri, ses hızı. Klasik akustik: dalga denklemi, Kartezyen, silindirik ve küresel koordinatlarda çözümler. Fourier dönüşümü ve konvolüsyon integralleri, dalga denklemi için Green fonksiyonu. Kompakt ve kompakt olmayan kaynaklar. Lighthill’in aerodinamik gürültü teorisi: akustik benzetim, jet gürültüsü, ölçekleme yasaları. Turbomakine gürültüsü: kanal akustiği, mod üretim mekanizmaları, ses sönümleme. Hareketli cisimlerden kaynaklanan gürültü: helikopter gürültüsü, pervane gürültüsü, gövde gürültüsü. Hesaplamalı aeroakustik: yüksek çözünürlüklü sayısal algoritmalar, sınır koşulları.

Laminer-türbülanslı geçişin aşamaları. Hidrodinamik kararlılık teorisinin temel kavramları. Küçük bozuntular yöntemi. Normal modlar yöntemi. Orr-Sommerfeld denklemi. Zamansal ve uzaysal büyümeler. Özdeğer problemi. Orr-Sommerfeld denkleminin çözümü. Smith-van Ingen geçiş tahmin yöntemi. Gaster dönüşümü.

Güneş ve yakın Dünya uzayı ile etkileşimi; Dünya’nın nötr atmosferi; termosfer ve manyetosfer, sakin ve bozunmuş iyonosfer üzerine seçilmiş bazı konular.

Uzay sistemleri ve uzayda üretim koşulları, mikro yerçekiminde akışkanlar mekaniği, mikro yerçekiminde faz geçişleri, uygulamalar.

Yörünge hareketinin temel fiziksel ilkeleri; küresel ve harmonik alanlarda Ay çevresi, Güneş çevresi ve Dünya uydusu yörünge hareketleri; kütleçekim, ışınım basıncı ve sürtünmeden kaynaklanan bozuntular; yörünge belirleme yöntemleri. Uydu yönelim dinamiği.

Elastisite teorisinde “Sınır Değer Problemleri”ne giriş. Plakalarda gerilme bileşkeleri. Şekil değiştirme-yer değiştirme bağıntıları ve yer değiştirme. Gerilme-yer değiştirme bağıntıları. İnce plaka teorisinin temel varsayımları. Klasik plaka teorisinin yönetici denklemleri. Havacılık, makine ve inşaat mühendisliği yapılarında klasik ve sayısal çözüm yöntemleri. Plakaların titreşim, kararlılık ve kesme teorisine giriş. Kompozit plakalara giriş.

Katı malzemelerin bünye modellemesi. Reolojik modeller. Farklı malzeme tepki türlerinin sınıflandırılması. İzotropik ve anizotropik elastisite. Metallerin plastisitesi ve viskoplastisitesi. Fenomenolojik plastisite ve viskoplastisite modelleri. Tek kristaller ve çok kristaller için mikromekanik temelli plastisite modelleri. Sürekli ortam hasar mekaniğine giriş.

Dalga hareketi dinamiğine giriş. Enerji taşıma mekanizmaları. Sonsuz, kesintisiz ve düzgün yapılarda hareket. Tek boyutlu sürekli sistemlerde dalga hızlarının özellikleri. Açık kesitli, ince cidarlı kanallarda bağlı titreşimler. Tekli ve çoklu bağlı periyodik yapılarda dalga yayılımı. Yayılım sabitlerinin özellikleri. Periyodik olmayan yapılar hakkında değerlendirmeler.

Statik aeroelastisite: elastik bir yüzey üzerindeki kaldırma dağılımı, diverjans, aileron etkinliği ve terslenmesi. Zamana bağlı aerodinamik: iki boyutlu ince bir kanat profilinin salınımlı ve keyfi hareketleri, şerit teorisi. Dinamik tepki (gust vb. etkilerine karşı).

Dersin amacı, kompozit malzemelerin malzeme içeriğini ve üretim tekniklerini tanıtmak ve kompozit malzemelerden oluşan havacılık ve uzay yapılarının mekanik davranışını öğretmektir. Kompozit yapıların oluşturulmasına ilişkin daha fazla içgörü sağlamak amacıyla yaygın kullanılan bazı kompozit üretim tekniklerinin laboratuvar gösterimleri de yapılacaktır. Kompozit havacılık ve uzay bileşenlerinin üretimine yönelik uygulamalar gösterilecektir. Kompozit malzemelerden oluşan havacılık ve uzay yapılarının mekanik davranışı ve hasarı, havacılık ve uzay kompozit yapılarının temel tasarım ve analiz ilkelerini öğretmek amacıyla ayrıntılı olarak incelenecektir. Sonlu eleman uygulamaları tanıtılacak ve öğrenciler havacılık ve uzay kompozit yapılarının sonlu eleman analizini nasıl gerçekleştireceklerini ve bunu tasarımda nasıl kullanacaklarını öğrenecektir.

Giriş. Meteorolojik yönler. Buzlanma fiziği. Buzlanmayı etkileyen parametreler. Buz birikimi tahmini: aşırı soğumuş damlacık yörüngeleri, damlacık çarpması, damlacık toplama verimi, termodinamik analiz, buz büyüme hızları. Genişletilmiş Messinger Modeli. Geri akan su. 2B ve 3B buz birikimi benzetimi. Aşırı soğumuş büyük damlacıklar. Buz kristalleriyle ilişkili buzlanma. Buzlanma sertifikasyonu (Federal Havacılık Düzenlemeleri, Bölüm 25, Ek C, D ve O).

Kuantum teorisi altyapısı. Atomun vektör modeli. İstatistiksel mekanik. Termodinamik özelliklerin hesaplanması. Kimyasal termodinamik.

Yüksek sıcaklık akışları. Denge ve denge dışı kinetik teoriler. Ötelenme ve kimyasal denge dışılık içeren akış. Işınımlı gaz dinamiği.

AFCS tasarımı, uygulanması, test ve sertifikasyon süreci. Tanımlar ve gereksinimler. Sensörler, eyleyiciler, navigasyon ve güdüm sistemleri. Uçak hareket denklemleri. Benzetim. Kararlılık artırma, yönelim ve uçuş yolu kontrol sistemlerinin tasarımı.

Frekans alanı geri besleme tasarım tekniklerinin, matris cebirinin, sinyal ve sistem normlarının gözden geçirilmesi. Doğrusal zamanla değişmeyen sistemlerde belirsizliklerin matematiksel modellenmesi. Çok değişkenli sistemler için gürbüz kararlılık ve gürbüz performans analizi, H2, H? ve ?-sentezi kontrol tasarım teknikleri.

Bu ders, helikopterlerin modellenmesi, benzetimi, kararlılığı ve kontrolü dâhil olmak üzere helikopter uçuş dinamiğinin temellerini tanıtacaktır. Öğrencilere rotor dinamiği ile rotor kuvvet ve momentlerinin hesaplanması tanıtılacaktır. Rotor çırpma, gecikme ve burulma dinamiği incelenecek ve analiz edilecektir. Helikopterlerin trim edilmesi ile kararlılık ve kullanım kalitesi yönlerinin analiz edilmesi için yeterli araçlar sağlanacaktır. Ödev problemleri vaka çalışmalarını içerecek ve öğrencileri gerçek hayattaki mühendislik problemleriyle tanıştıracaktır.

Lisansüstü öğrenciler ve davetli konuşmacılar tarafından verilen güncel araştırmaları içeren sunumlar.

Öğrenci ile bir öğretim üyesi arasında düzenlenen ve doktora derecesine götüren araştırma programıdır. Öğrenciler, araştırma programı veya tez yazımı devam ettiği sürece ikinci yarıyıllarının başından itibaren tüm yarıyıllarda bu derse kayıt yaptırır.

Doktora öğrencileri, bir öğretim üyesinin rehberliğinde güncel bir konuyu çalışır ve sunar. Her bildirinin ardından doktora öğrencileri ve fakülte üyelerinin katıldığı bir yuvarlak masa tartışması yapılır.

Akışkan-yapı etkileşimi problemlerinin formülasyonu. Temel aerodinamik. Zamana bağlı akışlara giriş. Statik aeroelastisite. Dinamik aeroelastisite. Uçak kanatları ve kontrol yüzeylerinde çırpınma. CFD tabanlı zaman alanı çözümleri. Aeroelastik kararsızlıkların kontrolü.

Moleküler Dinamik (MD) yöntemi, yüksek mertebeli kestirici-düzeltici şemalar, Verlet integrasyon şemaları. Hücre-içinde-Parçacık (PIC) yöntemi, plazma akışlarının sayısal benzetimi, Vlasov denklemi, parçacık-ağ yöntemleri, ayrık Fourier dönüşümleri. Doğrudan Benzetim Monte Carlo (DSMC) yöntemi, seyrekleşmiş ve mikro-nano ölçekli gaz akışlarının sayısal benzetimi. Kafes-Boltzmann yöntemi (LBM), basitleştirilmiş Boltzmann denklemi, ayrık hız modelleri.

Kırılma mekaniği, tekil gerilme alanlarının elastisite teorisi, J-integrali, R-eğrileri, enerji salım hızı, kırılma tokluğu, kırılma tokluğu testleri ve standartları, gerilme temelli yorulma analizi, S/N eğrileri, yorulma çatlağı büyümesi ve dinamik kırılma, elastoplastik kırılma, arayüzey kırılması gibi ileri konular.

İş sağlığı ve güvenliği gereksinimleri, iş sağlığı ve güvenliği eğitimi, denetim gereksinimleri, şirket sorumlulukları, çalışan sorumlulukları, risk değerlendirmesi, tehlike iletişimi ve raporlama, güvenlik önlemleri, genel güvenlik kuralları, uçak yer güvenliği gereksinimleri, uçak uçuş güvenliği gereksinimleri, patlayıcı güvenliği gereksinimleri, uçak bakım güvenliği gereksinimleri, uçak ekipmanı bakım güvenliği gereksinimleri, hangar ve apron güvenliği gereksinimleri, ticari hava taşımacılığı için iş sağlığı ve güvenliği yönetim sistemi, ulusal ve uluslararası yönetmelikler ve standartlar.

Tüm motor performansına giriş. Kararlı durum ve geçici rejim performans analizi. Motor bileşen performansı. Motor güç ayarları (derecelendirmeler). Motor enstrümantasyonu, testi ve analizi. Motor sertifikasyonu ve uçuş testi.

Öğrencinin ders yoluyla ve ders sonunda edinmesi beklenen belirli beceriler, yetkinlikler, bakış açıları, içgörü, bilgi vb. kısa, açık ve net ifadelerle listelenir; yalnızca en ilgili olanlar belirtilir. Öğrenciler şu konularda bilgi edinecektir: paralel programlama ve hesaplamanın temelleri, yüksek başarımlı programlama, hesaplama ve ortamların gereksinimleri, yüksek başarımlı hesaplama ortamlarına erişim ve bunların kullanımı, mevcut mühendislik paralel kod ve yazılımlarının yüksek başarımlı kümelerde çalıştırılması, mühendislik/bilimsel hesaplama kod ve yazılımlarının paralel performansının değerlendirilmesi ve yüksek başarımlı hesaplamada verimlilik ve performans ölçütlerinin anlaşılması.

Katı malzemelerin fizik temelli bünye modellemesi. Fenomenolojik plastisite modellerine genel bakış. Tek kristal malzemelerin kristal plastisitesi modellemesi. Yerel olmayan (gradyan) malzeme modelleme yaklaşımları. Tek kristal malzemelerin şekil değiştirme gradyanlı kristal plastisitesi. Çok kristalli metallerin modellenmesi. Dışbükey olmama ve yerelleşme olguları. Faz alanı modelleme yaklaşımları.

Gaz türbini sistemlerine ve soğutma gereksinimine genel bakış. Sıcak gaz yolu ısı transferi. Türbin kanadı film soğutması ve performansı. Türbin kanadı iç soğutması ve soğutma kavramları. Geometrik özelliklerin ve akış karakteristiklerinin ısı transferi üzerindeki etkileri. Kompresör rotor ve stator ısı transferi. Türbin rotor, stator ve gövde ısı transferi. Yanma odası ısı transferi. Nacelle, fan ve kaput altı termal yönetimi. Gaz türbini akışları ve ısı transferi için kullanılan deneysel ve hesaplamalı teknikler.

Havacılık ve uzay mühendisliği sistem tasarımında kullanılan ileri kavramlar. Havacılık ve Uzay Mühendisliği’nde sık kullanılan eşzamanlı mühendislik ve çok ölçütlü karar verme teknikleri. Düşük yaşam döngüsü maliyeti, güvenlik ve Genel Değerlendirme Kriterleri (OEC) gibi performans parametrelerinin tasarımın erken aşamalarına dâhil edilmesi. Kalite Fonksiyon Yayılımı (QFD) Matrisi, Bütünleşik Ürün ve Süreç Tasarımı (IPPD) kullanımı. Tasarım duyarlılıklarının analizi ve Pareto İlkeleri’nin kullanımı yoluyla en etkili tasarım parametrelerini belirleme yöntemleri. Tasarım sürecinde gürültü parametrelerinin belirlenmesi. Havacılık ve Uzay Mühendisliği’nde olasılıksal tasarım yöntemlerine ve gürbüz tasarım yöntemlerine giriş. Taguchi Yöntemleri, Deney Tasarımı, Yanıt Yüzeyi Teknikleri ve Monte Carlo Benzetimleri gibi kavramların tanıtılması ve bunların gürbüz tasarım benzetimine götürmesi.

Kararlı sıkıştırılamaz ve sıkıştırılabilir aerodinamiğe genel bakış. Zamana bağlı korunum denklemleri. Potansiyel akış ve ivme potansiyeli. Düz plakalar ve ince kanat profilleri etrafında kararlı ve zamana bağlı akış. Zamana bağlı Kutta koşulu. İnce kanat profillerinin basit harmonik hareketi (Theodorsen teorisi). Ani hareket. Geri dönen iz problemi (Loewy problemi). Keyfi hareket ve Wagner fonksiyonu. Gust tepkisi ve Küssner fonksiyonu. İnce kanatlar etrafında sıkıştırılamaz zamana bağlı akışlar. Statik ve dinamik stall. Girdap kaldırması (Polhamus teorisi). Çırpan kanat teorisi.

Etik ve mühendis, doğruluk ve titizlik, dürüstlük ve bütünlük, yaşama, hukuka ve kamu yararına saygı, sorumlu liderlik: dinleme ve bilgilendirme, hukuki bakış açısı.

Katalogda listelenmeyen dersler. İçerikler, öğrencilerin ve dersi yürüten öğretim elemanının ilgisine göre yıldan yıla değişir.

Yüksek lisans öğrencileri, genellikle danışmanları olan bir öğretim üyesinin rehberliğinde bir konu seçer ve bu konuda çalışır.

Lisansüstü öğrenciler grup olarak veya bir doktora öğrencisi bireysel olarak, genellikle danışmanı olan bir öğretim üyesinin rehberliğinde ileri konuları seçer ve çalışır.