Yüksek fonksiyonel verim için sifon-hazne tasarımlarının hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile çözümlenmesi
Analysis of syphon and  bowl designs with computational fluid dynamics to achieve high functional efficiency
Yazar: SEFA MANAV
Danışman: PROF. DR. ZEKERİYA ALTAÇ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Su kanalsız klozetler, tasarımsal ve hijyenik açıdan kanalsız yapıları sebebiyle Dünyada seramik sağlık gereçleri alanında önemli bir yeresahiptir. Bu çalışmada, kanalsız klozetlere farklı bir bakış açısından bakılarak hem en iyi fonksiyon yapan hem de estetik bir teknolojik ürün tasarımı üzerinde durulmuştur. Bu tasarımı oluştururken, amaç suyun klozet içindeki hareketi ile klozet haznesini temizleyecek bir etkiye sahip olması hem de piyasadaki kanalsız klozetlere karşı fark yaratması amaçlanmıştır. Bu çalışmada, HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizine olanak tanıyan Ansys-Cfx ticari yazılım kullanılmıştır. Yazılım ile suyun hazne içinde izlediği yolu önemli ölçüde etkileyen geometrik hazne yapısı, suyun hazneye önden veya arkadan girişine olanak sağlayan çeşitli tasarımların simülasyonu yapılmıştır. Sayısal simülasyonlar sonucunda temiz suyun hazneye önden verilmesine olanak sağlayan tasarımın geliştirilmesine karar verilmiştir. Bu bağlamda, önden-temizlemeli kanalsız klozetlerin prototip imalatları yapılarak deneysel performans testlerine tabi tutulmuştur. Analizler sonunda geliştirilen klozet hazne yapısı ile üretilen prototip ürünün fonksiyon test verileri kıyaslanmıştır. Standard fonksiyon testlerinde yıkama alanı olarak üstten 85 mm'nin aşağısında kalan yüzeyi yıkamak zorunludur. Yanlardan gelen suyun etki alanı genişletilerek, suyun hazne içerisindeki dağılımı artırılmıştır. Piyasada mevcut klozetler 6 lt ile yıkama yapmaktadır; ancak bu çalışmada tasarlanan prototipler 4 lt ile fonksiyon testlerinde başarılı olmuştur. Bu şekilde su kullanımında % 35 tasarruf sağlanmaktadır. Gerek analizlerde ve gerekse fonksiyon testlerde hazne içerisindeki temizliğin standartların oldukça üstünde olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan test ve analizlerde prototip tasarımın % 95 daha hijyen olduğu bağımsız kurumlardan alınan rapor ile teşhis ve tespit edilmiştir. İlk prototiplerden elde edinilen tecrübeler doğrultusunda son prototip ürün tasarlanmış ve imal edilmiştir.

Abstract:
Rimless toilet bowls have an important place in Ceramic Sanitary Wares from the design and hygenic point of view due to their rimless structure. In this study, rimless toilet bowl design point of view is focused on best functionality, aesthetic and technologic design. While designing, the purpose is, cleaning the bowl and making a difference with respect to the rimless toilet bowls in the market with path motion of water in the bowl.     In this study, a commercial software suitable for CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis is used. Using this software, the numerical simulations that are carried out investigated the effect of the geometrical bowl structure on water path for diffferent designs that lets the water into the bowl from the front or the rear of the bowl. As a result of the simulations, the design that lets the water into the bowl from the front is chosen to be developed. Concordantly, front-water-fed rimless test-toilet prototype production is produced and it was put into experimental performance tests. The functional test data of the prototype which bowl geometry is designed as a result of these analysis are compared.  In standart  functional tests, it is necessary to clean the bowl surface up to 85 mm below from the top rim.  By developing the effect area of water through the sides, the dispersion of water in the bowl is enhanced. The bowls in the market clean with 6 lt water, however, the prototypes that are developed in this study succeed with 4lt water in functional tests. In this way the saving in water usage of about % 35 is achieved. In the analysis and functional tests it was observed that bowl cleaning achieved is quite high than the normal standart bowls. With the reports from independent institutions, it has been identified and determined that prototype design is % 95 more hygenic.  The last prototype  is designed and produced with the knowledge gained from the experimental and numerical analysis of the pleminary prototypes.