Topoloji optimizasyonu ile 3D üretime uygun bir ısı kuyusu tasarımının yapılması
Design and development of a 3D printable novel heat sink by topology optimisation
Yazar: KEREM YÜCEL
Danışman: DOÇ. DR. LÜTFİYE ALTAY
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akış topolojisi = Flow topology ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Makine mühendisliği = Mechanical engineering ; Topoloji optimizasyonu = Topology optimization

Özet:
Teknolojik cihazlar sanayi devriminden bu yana küçülme eğilimi gösteregelmiştir. Çünkü bir teknolojiyi daha küçük cihazlarla çalışır hale getirmek hem malzeme kullanımı açısından hem kullanım kolaylığı açısından hem de mobilite açısından avantaj sağlar. Bu nedenle modern teknoloji anlayışı, tıpkı sürekli gelişim ve yenilik arayışında olduğu gibi, mevcut cihazların küçültülmesi ve kompakt hale getirilmesi arayışındadır. Fakat bu çaba kaçınılmaz olarak beraberinde bazı sorunları da getirmektedir. Bunlardan biri: aşırı ısınma.
Her geçen gün daha kapsamlı işlemleri daha kısa sürede gerçekleştiren dijital ve elektronik cihazlar insanlığın kullanımına sunuluyor. Bu cihazlar yapabildikleri açısından gelişirken aynı zamanda boyut olarak da küçülme eğilimi gösteriyor ve bunun sonucu olarak daha küçük soğutma alanlarına sahip hale geliyor. Bu noktada ise verimli soğutmanın önemi öne çıkıyor. 
Bu tezde, otomobil farlarında kullanılan LED modüllerinin soğutulması için kullanılan bir ısı kuyusunun topoloji optimizasyonu yöntemi kullanılarak en verimli şekilde optimize edilmesi üzerinde çalışılmıştır. Topoloji optimizasyonu yöntemi, verilen bir geometrinin performansını arttırmak amacıyla geometriye çeşitli eklemeler ve çıkarmaların yapılması olarak özetlenebilir.
Tez kapsamında; sayısal analiz yöntemleri, sonlu elemanlar yöntemi, ısı transferi ve akışkanlar mekaniği ilkelerinden yararlanılmıştır. Sunulan tasarımlar ve malzeme performansları sonucunda topoloji optimizasyonunun etkinliği ve ısı kuyusu üretiminde kullanılması muhtemel malzemelerin termal performansları kıyaslanmış ve tez çalışmasının son kısmında, bu tezin sağladığı gelişmeler ve gelecekteki muhtemel gelişmelere yer verilmiştir.

Abstract:
Technological devices have been showing a trend of miniaturization since the Industrial Revolution. Making a technology operational with smaller devices offers advantages in terms of material usage, compactness, and mobility. As a result, modern technology continuously seeks to reduce and compact existing devices, much like its pursuit of constant development and innovation. However, this effort inevitably brings some challenges, one of which is overheating.
Every day, more advanced digital and electronic devices are introduced to humanity, capable of performing increasingly complex tasks in shorter times. While these devices become more capable, they also tend to shrink in size, resulting in smaller cooling areas. At this point, the importance of efficient cooling becomes prominent.
This thesis focuses on optimizing a heat sink used for cooling LED modules in automotive headlights using topology optimization methods. Topology optimization can be summarized as making various additions and removals to a given geometry to improve its performance.
In this thesis, numerical analysis methods, finite element methods, heat transfer principles, and fluid mechanics principles have been utilized. The effectiveness of topology optimization and the thermal performance of materials potentially used in heat sink production have been compared based on the presented designs and material performances. The final section of the thesis discusses the advancements provided by this study and potential future developments.