Farklı yapılarda oluşturulan piezoelektrik fanların verimliliklerinin karşılaştırılması
Comparison of efficiency of the piezoelectric fans which built in different configurations
Yazar: MEHMET ONAT MORMENEKŞE
Danışman: PROF. DR. AYHAN ONAT
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Elektronik cihazların çalışmaları esnasında meydana gelen ısının, cihaz üzerinde
herhangi bir olumsuz etki yaratmadan, cihazı arızalandırmaya sebep olabilecek bir durum
oluşturmadan uzaklaştırılmasında hava soğutması esaslı geleneksel yöntemler yetersiz
kalmaktadır. Meydana gelen arızaların yaklaşık yarısı söz konusu ısının atılamamasından
kaynaklanmaktadır. Geleneksel soğutma fanlarının ölçeklendirilebilirliğinin güç olması,
ısının uzaklaştırılmasında yetersiz kalmaları gibi sebeplerden dolayı alternatif olarak
piezoelektrik fanlar ile zorlanmış ısı transferi gerçekleştirilmesi konusu araştırılmaktadır.
Bu yöntemin iyileştirilmesi, yaygınlaştırılması konusunda çalışmalar yürütülmektedir. Bu
tez çalışmasının amacı; piezoelektrik fanların birden farklı yapılandırmalarda test
prototipleri oluşturularak, kurulan deney düzeneği ile test ve ölçümlerini
gerçekleştirmektir. Bu sayede farklı yapılandırmalardaki piezoelektrik fanların
verimlilikleri karşılaştırılabilecektir. Böylece en yüksek verimliliği sağlayacak
yapılandırılma tespit edilebilecektir. Tez çalışması çerçevesinde ele alınan konunun
irdelenmesinde öncelikle farklı yapılandırmalar ile oluşturulan piezoelektrik fanların
teorik tasarımları gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan teorik tasarımların, bilgisayar destekli
tasarım programlarıyla 3 boyutlu ve 2 boyutlu olarak modellemeleri gerçekleştirilmiştir.
Teorik tasarım aşamasında ampirik formüller ve literatür taraması esnasında toplanan
teorik bilgiler kullanılmıştır. Daha sonra tasarlanan bu piezoelektrik fan bileşenlerinin
imalatları, uygun yöntemlerle gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan parçaların, entegrasyonları
sağlanmış, sistemler yardımcı ekipman, ölçüm cihazı vb. yardımıyla deney düzeneğinde
test edilebilir hale getirilmiştir. Deneyler gerçekleştirilirken elektronik ölçüm
sonuçlarının yanı sıra, termal kamera yardımıyla ısı transferi gözlenmiştir. Aynı uygulama
farklı yapılandırılmış piezoelektrik fanlar ile gerçekleştirilerek veriler toplanmış,sonuçlar
karşılaştırılmıştır. Böylece geleneksel döner fanlı soğutma sistemlerinden daha az ses
üreten, daha az güç tüketen, kompakt, karmaşık sistemlere bile uygun ısı uzaklaştırma
sistemleri, yapılandırma oluşturulması, yaygınlaştırılması gibi konularda yardımcı
olmuştur. Bu sayede alternatif yapılandırmalarla piezoelektrik fan çeşitliliği
artacağından, maliyetlerde de düşüş sağlanacaktır.

Abstract:
During the operation of electronic devices, heat generated is often inadequately removed
by traditional air-cooling methods, which can lead to device failure. Approximately half
of these failures stem from poor heat dissipation. Due to the limited scalability and
inefficiency of conventional cooling fans, piezoelectric fans are being researched as an
alternative for enhanced heat transfer, with ongoing efforts to improve and promote this
method. This thesis aims to create test prototypes of piezoelectric fans in various
configurations and conduct tests and experiments using a specially designed experimental
setup. This will enable comparisons of efficiency among different piezoelectric fan
designs to identify the most effective configuration. The study begins with the
development of theoretical designs for piezoelectric fans, modeled in 3D and 2D using
computer-aided design programs, informed by empirical formulas and literature. The
manufacturing of these components is carried out using suitable methods, allowing for
their integration into the experimental setup with auxiliary equipment and measurement
devices. While performing experiments, heat transfer is monitored using a thermal camera
alongside electronic measurement results. By evaluating differently configured
piezoelectric fans, it has been demonstrated that these systems can achieve better heat
dissipation, producing less noise and consuming less power than traditional rotating fans.
This will lead to greater diversity in piezoelectric fan configurations and reduce costs.