E-ISSN: 2587-0351 | ISSN: 1300-2694
Pamukkale University Journal of Engineering Sciences - Pamukkale Univ Muh Bilim Derg: 25 (1)
Volume: 25  Issue: 1 - 2019
COVER - CONTENTS
1.Cover-Contents
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi
Pages I - V

2.Hybrid Energy Model for Small and Micro Scale Energy Investments
Mustafa Yıldız, Ferhat Bingol
doi: 10.5505/pajes.2018.60329  Pages 1 - 6
Türkiye çatı üstü güneş ve küçük ölçekli rüzgar türbinleri gibi farklı olasılıklarda yeni düzenlemelere 2017 yılında gitmiştir. Her iki teknoloji için de ayrı çalışmalar yapılmış olmasına rağmen henüz hibrit sistem değerlendirme metodolojisi ve sonuçları ülke çapında yaygın değildir. Bu çalışma, verilen tesis alanın mikro ölçekli rüzgar ve güneş esaslı toplam enerji kapasitesine göre iki kaynaktan üretilen enerjiyi azami noktaya ulaştırmak için önerilmiş, Hibrit Optimizasyon Aracı (Hybrid Otpimization Tool)-HOT- olarak isimlendirilmiş bir model içerir. Son kullanıcının basit aylık bilgileri girerek yıllık üretim tahmini yapmasına olanak verir. Modelin karşılaştırılması yaygınca kullanılan ve ticari yazılım HOMER ile yapılmıştır. Sonuçta yapılan tahminlerin mikro sistemlerin ekonomik modelini tehlikeye atmayacak belirsizlikte çalışarak fizibilite çalışmalarında ön-analiz için kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Turkey has announced the new regulations regarding roof-top solar and small-scale wind turbines in 2017. Although there are different studies conducted for both technologies. there is not a clear methodology to assess hybrid energy systems. This study includes a calculation model, named as Hybrid Optimization Tool abbreviated as HOT, proposed to get maximum amount of energy produced by micro scale wind-solar hybrid energy system. based on the total installed capacity of these two resources for the specified location. It provides the end user to estimate annual energy production via simple inputs. It has been compared with well-known commercial software; HOMER. As a result. it has been found that the model is able to predict results which can be used for the pre-analysis stage on the feasibility studies of micro scale hybrid systems. working with acceptable uncertainties which do not endanger the economic model.

3.A Design of a liquid cooling thermoelectric generator system for the exhaust systems of internal combustion engines and experimental study on the effect of refrigerant fluid quantity on recovery performance
Mehmet Akif Kunt
doi: 10.5505/pajes.2018.89137  Pages 7 - 12
Termoelektrik jeneratörler (TEJ) içten yanmalı motorların egzoz sistemlerinde atık enerjinin geri kazanımı için önemli bir alternatiftir. Bu çalışmada içten yanmalı motorların egzoz sistemlerinde atık ısının geri kazanımı için kullanılacak sıvı soğutmalı bir termoelektrik jeneratör sistemi tasarlanmış ve soğutucu akışkan miktarının geri kazanım sistemine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Soğutucu akışkan miktarının artması modül yüzeyleri arası sıcaklık farkını arttırmıştır. 4 adet TEJ modül kullanan geri kazanım sisteminde TH=350 °C’ de 0.75, 1, 1.25 l/dk akış miktarlarında sırasıyla 9.38, 10.05, 10.63 V yüksüz gerilim ve 1.7, 1.97, 2.16 W güç elde edilmiştir.
Thermoelectric generators (TEG) are an important alternative to the recovery of waste heat in the exhaust system of an internal combustion engine. In this study, a liquid-cooled thermoelectric generator system for waste heat recovery in exhaust systems of internal combustion engines was designed and the effect of the amount of refrigerant on the recovery system was experimentally investigated. The increase in the amount of refrigerant increases the temperature difference between the module surfaces.
In the recovery system using four TEJ modules, at TH = 350 °C and flow rates of 0.75, 1, 1.25 l / min flow rate 9.38, 10.05, 10.63 V unloaded voltage and 1.7, 1.97, 2.16 W power were obtained respectively.

4.Exergy analysis of a spark ignition engine for different crankshaft speeds
Bülent Özdalyan, Cüneyt Uysal, Hüseyin Kurt
doi: 10.5505/pajes.2018.81593  Pages 13 - 19
Bu çalışmada, buji ateşlemeli bir motorun performansı farklı krank mili hızları için ekserjetik olarak incelenmektedir. Test motoru 95 oktan benzin yakıtlı VSG413 SI türü motordur. Test motoru 1.3 litre hacim, dört strok, dört silindir, 45 kW’lık maksimum güç kapasitesi ve 98 Nm’lik maksimum tork kapasitesine sahiptir. Deneyler tam yük test koşulları altında gerçekleştirilmiştir. Krank mili hızı 1200 d/d ve 5000 d/d aralığında değiştirilmiştir. Hesaplamalarda, deneylerden elde edilen gerçek çalışma verileri kullanılmıştır. %29.78’lik maksimum enerji verimi ve % 27.77’lik maksimum ekserji veriminin 2500 rpm’lik krank mili hızında elde edildiği tespit edilmiştir. Entropi üretimi krank mili hızının artmasıyla artmaktadır ve bütün çalışma boyunca 0.059 kW/K ile 0.253 kW/K aralığında değişmektedir.
In this study, a spark ignition (SI) engine performance is exergetically investigated for different crankshaft speeds. The test engine is VSG413 SI type engine fueled with 95 octane gasoline. The test engine has 1.3 liter volume, four stroke, four cylinder, 45 kW maximum power capacity and 98 Nm maximum torque capacity. The experiments are realized under fully loaded test conditions. The crankshaft speed is changed between 1200 rpm and 5000 rpm. In the calculations, actual operating data obtained by experiments are used. It is found that maximum energy and exergy efficiencies are obtained at crankshaft speed of 2500 rpm, which are 29.78% and 27.77%, respectively. Entropy generation rate increases with increase in crankshaft speed and ranged from 0.059 kW/K to 0.253 kW/K for all study.

5.Investigation of Effects of Layer Positions on Mechanical Buckling Behavior of Axially Layered Functionally Graded Beams
Savaş Evran
doi: 10.5505/pajes.2018.00243  Pages 20 - 26
Bu araştırmanın amacı eksenel yönde çoklu tabakalı fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin mekanik burkulma davranışlarını incelemektir. Sayısal burkulma analizleri sonlu elemanlar yazılımı ANSYS kullanılarak gerçekleştirildi. Her kiriş konfigürasyonu Zirkonyum (ZrO2) ve Alüminyum (Al) malzemelerinin değişik yüzde hacim fraksiyonları kullanılarak hazırlanmış üç tabaka olarak önerildi. Tabaka seviyeleri ve kirişlerin tabaka pozisyonları Taguchi L9 (33) ortogonal dizi tekniğine göre incelendi. Tabakalar kontrol faktörleri olarak değerlendirilmiş ve böylece dokuz sayısal analiz tutulu-tutulu sınır şartları altında gerçekleştirildi. Görsel olarak en çok etkilenen tabakaları tespit etmek için eksenel yönde tabakalı olarak fonksiyonel derecelendirilirmiş kirişlerin birinci mod şekilleri gösterildi. Tabakaların optimum seviyelerini elde edebilmek için sinyal-gürültü oran analizi kullanıldı. Sayısal sonuçlar üzerinde önemli etkilere sahip tabakalar ve onların yüzde katkı oranlarını çözmek için Varyans Analizi (ANOVA) uygulandı. En yüksek burkulma yükü Taguchi metodolojisine bağlı elde edilen optimum seviyeli tabakaların değişik pozisyonları kullanılarak karar verildi.
The aim of this research is to examine the mechanical buckling behavior of multi-layered functionally graded beams in the axial direction. Numerical buckling analyses were performed using finite element software ANSYS. Each beam configuration is suggested to be three layers prepared using various percent volume fractions of Zirconia (ZrO2) and Aluminium (Al) materials. The levels of layers and layer positions of the beams were evaluated according to Taguchi’s L9 (33) orthogonal array technique. Layers were determined as control factor and so nine numerical analyses were performed under clamped-clamped boundary conditions. The first mode shapes of the axially layered functionally graded beams were demonstrated in order to detect the most affected layers as visually. Analysis of signal-to-noise ratio was applied to obtain the optimum levels of layers. Analysis of Variance (ANOVA) was employed to solve the layers with significant impacts and their percent contributions on numerical results. The maximum buckling load was determined using various positions of layers with the optimum levels obtained based on Taguchi methodology.

6.The effects of adhesive geometry on the stress distribution in bonded joints
Levent Kırkayak
doi: 10.5505/pajes.2018.54289  Pages 27 - 33
Yapıştırma bağlantılı kompozit yapılarda, bağlantı bölgelerinde oluşan soyulma ve kayma gerilmelerinin azaltılması ve gerilme yığılmasının önlenmesi, tasarımın toplam mukavemeti açısından oldukça önemlidir. Bu amaçla gerçekleştirilen çalışmada, tek tesirli bindirme bağıntılarda, farklı geometrik desenlere ve iki farklı rijitliğe sahip yapıştırıcıların hibrit olarak bir arada kullanılarak modeler oluşturulmuş ve bu yaklaşımın gerilme dağılımına etkisi, sonlu elemanlar yöntemi kullanarak incelenmiştir. Sonuç olarak, iki farklı rijitlikde yapıştırıcının bir arada kullanıldığı ve farklı yapıştırma geometrilerine sahip hibrit modellerde, tek tip ve sürekli yapıştırıcının kullanıldığı modele göre, soyulma ve kayma gerilmeleri açısından önemli azalma olduğu gözlemlenmiş olup ayrıca yapıştırma geometrisinin gerilme dağılımını oldukça etkilediği grafiklerle gösterilmiştir.
Reducing shear and peel stress and stress concentrations is important in terms of increasing the total strength of adhesively bonded composite joints. In this regard, two types of adhesives with different rigidity and geometric pattern are used together by employing the hybrid bonding method and the effects of the geometric shape and rigidity on the stress distribution of the single lap joints are examined via the finite element method. As a result, the peel and shear stresses are reduced significantly by using hybrid models in which two different adhesives with different adhesive pattern are used when compared to single adhesive bonding joints.

7.Mechanical Design Procedures for Series Elastic Actuators
Mehmet Can Yıldırım, Polat Şendur, Barkan Uğurlu
doi: 10.5505/pajes.2018.01700  Pages 34 - 42
Bu makalede tork kontrollü robot eklem tahriki için robotik literatüründe sıkça tercih edilen seri elastik eyleyici (SEE) üniteleri için geliştirilen tasarım süreçleri konu edilmiştir. Bilgisayar destekli tasarım ve benzetim çalışmalarının anlamlı bir bütünlük teşkil edecek şekilde entegrasyonunu içeren bu süreçlerin çıktıları ayrıca deneysel çalışmalar ile de sınanmış olup ünitenin en kritik parçası olan burulma yayı üzerinde önemle durulmuştur. SEE ünitesinin ilk sürümünde karşılaşılan zorluklar deneysel çalışmalar ışığında paylaşılmış ve robotik sistemlerin tahrikine hazır ikinci sürüm ile ilgili sonuçlar ile makale sonlandırılmıştır.
This article presents the mechanical design procedures that were devised for the development of series elastic actuators (SEA), a type of actuators that enable joint level torque control of robots. These procedures include the synergistic combination of studies that were conducted via simulation and CAD software whose outcomes were experimentally verified, with a special emphasis on the torsional spring, the most crucial element in the unit. Technical difficulties and shortcomings that were encountered in the first version of the actuator are disclosed with the help of experimental data. The article is concluded with the results from the ready-to-use 2nd version of SEA.

8.A Comparison Study on Mechanical Properties of PVC Composites Filled By Graphene Oxide (GO) and Reduced Graphene Oxide (RGO)
Ferda Mindivan
doi: 10.5505/pajes.2018.39114  Pages 43 - 48
Grafen türevleri (grafen oksit-GO, indirgenmiş grafen oksit-RGO, çok tabakalı grafen-MLG vb.) polimer malzemelerin özelliklerini iyileştirmek için yüksek potansiyele sahip dolgu maddeleri olarak bilinmektedirler. Bu çalışmada kompozitlerin mekanik özelliklerindeki değişim dolgu tipine ve dolgu miktarına göre incelenmiştir. Kompozitler, dolgu maddeleri olarak GO ve RGO, matriks olarak polivinil klorür (PVC) ile hazırlanmıştır. X-ışını kırınımı (XRD) sonuçları, GO ve RGO tabakalarının polimer matrikste homojen dağıldığını göstermiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) çalışmaları, RGO içeren kompozitin düz ve pürüzsüz, GO içeren kompozitin ise dolgu - matriks etkileşimi daha iyi olduğu için yüksek oranda gözenekli morfoloji sergilediklerini ortaya koymuştur. Yüksek GO (ağırlıkça % 1) ve düşük RGO (ağırlıkça % 0.1) içeren kompozitlerin mekanik özellikleri önemli bir iyileşme sergiledi. Dolgu maddesi içermeyen PVC’ye nazaran ağırlıkça % 1 GO ve % 0,1 RGO içeren kompozitlerin çekme mukavemetleri sırasıyla % 84 ve % 42 artmıştır. RGO ilavesi kompozit yapıyı rijitleştirdiğinden, RGO içeren kompozitler GO içeren kompozitlere kıyasla daha yüksek mikrosertlik ve daha düşük yüzde uzama değerleri sergilemişlerdir.
Graphene derivatives (graphene oxide-GO, reduced graphene oxide-RGO, multi-layer graphene-MLG, etc.) generally are considered to be extremely significant fillers to improve properties of polymer materials. In this work, the mechanical properties of the composites according to filler type and filler loading were investigated. The composites were prepared using GO, RGO as the fillers and polyvinyl chloride (PVC) as a matrix. The X-ray diffraction (XRD) studies on the composites showed that the GO and RGO layers well-dispersed in polymer matrix. The scanning electron microscopy (SEM) showed that the composite with RGO exhibited smooth and clean surfaces, but the surface images of the composite with GO showed highly porous morphology because of the good filler - matrix interaction. The composites at a high GO loading (1 % wt.) and a low RGO loading (0.1 % wt.) indicated a prominent improvement in the mechanical properties. When compared the unfilled PVC, the tensile strength of the composite with 1 wt.% loading of the GO and 0.1 wt.% loading of the RGO increased by 84 % and 42 %, respectively. The composite with RGO showed a higher microhardness value compared to that of the composite with GO, but the elongation at break of the composite with RGO decreased because RGO loading increased the brittleness of composite structure.

9.Effect of Strontium and Strontium-Magnesium Additions on the Microstructure and Mechanical Properties of Hypereutectic Al-17Si Alloy
Ali Paşa Hekimoğlu, Gizem Ayata
doi: 10.5505/pajes.2018.46343  Pages 49 - 55
Al-17Si, Al-17Si-0,1Sr ve Al-17Si-0,1Sr-0,6Mg alaşımları kokil kalıba döküm yöntemi ile üretildi. Alaşımların yapısal ve mekanik özellikleri üretilen alaşım külçelerinden talaşlı imalat yöntemiyle hazırlanan numuneler üzerinde yapılan incelemeler ile belirlendi. İçyapı incelemeleri standart metalografik yöntemler ile hazırlanan ancak dağlama yapılmayan numuneler üzerinde gerçekleştirildi. Sertlik değerleri Brinell sertlik ölçüm yöntemi, mekanik özelikleri ise üniversal bir çekme deneyi makinesinde yapılan testler yardımıyla belirlendi. İkili Al-17Si alaşımının içyapısının alüminyumca zengin α dendiritleri, primer silisyum, ötektik Al-Si fazlarından oluştuğu, üçlü Al-17Si-0,1Sr alaşımının içyapısının ise ikili Al-17Si alaşımındaki fazlara ek olarak AlxSiySrz fazı içerdiği görüldü. Üçlü Al-17Si-0,1Sr alaşımına %0,6 oranında yapılan magnezyum katkısının ise bu alaşımın içyapısını belirgin bir şekilde etkilemediği görüldü. Al-17Si alaşımının sertlik, akma dayanımı, çekme dayanımı ve kopma uzaması değerleri sırasıyla 57 BSD, 93,7 MPa, 127,6 MPa ve %2,4, olarak ölçüldü. Bu değerler Al-17Si-0,1Sr alaşımında 55 BSD, 95,2 MPa, 137,9 MPa ve %2,9, Al-17Si-0,1Sr-0,6Mg alaşımında ise sırasıyla 70 BSD, 123,2 MPa, 141,1 MPa ve %1,1 ölçüldü. Stronsiyum katkısının ikili Al-17Si alaşımının sertliğini çok az da olsa düşürdüğü, akma ve çekme dayanımı ile kopma uzaması değerlerini ise iyileştirdiği görüldü. Magnezyum katkısının ise üçlü Al-17Si-0,1Sr alaşımının akma ve çekme mukavemetini önemli ölçüde artırdığı ancak, kopma uzamasını azalttığı görüldü. Stronsiyum ve stronsiyum-magnezyum katkılarının Al-17Si alaşımının mekanik özelliklerine etkisi alaşımların yapısal özelliklerine dayandırılarak açıklandı.
Al-17Si, Al-17Si-0,1Sr and Al-17Si-0.1Sr-0,6Mg alloys were produced by permanent mold casting method. The structural and mechanical properties of the alloys were determined by the investigations carried out on specimens prepared by machining of the produced alloy ingots. The microstructural examinations were carried out on specimens prepared by standard metallographic methods but without etching. Their hardness and mechanical properties were determined by Brinell hardness measurement method and universal tensile tests, respectively. The microstructure of the binary Al-17Si alloy consisted of aluminum-rich α dendrites, primary silicon, and eutectic Al-Si phases. Ternary Al-17Si-0.1Sr alloy contained AlxSiySrz phase in addition to phases in the binary Al-17Si alloy. It was observed that the 0.6% magnesium addition to the ternary Al-17Si-0.1Sr alloy did not significantly affect the microstructure of this alloy. The values of the hardness, yield strength, tensile strength and elongation to fracture of Al-17Si alloy were measured as 57 BSD, 93.7 MPa, 127.6 MPa and %2.4, respectively. These values were measured as 55 BSD, 95.2 MPa, 137.9 MPa and 2.9% in Al-17Si-0.1Sr alloy and 70 BSD, 123.2 MPa, 141.1 MPa and 1.1% in Al-17Si-0.1Sr-0.6Mg alloy. The addition of strontium reduced the hardness of the binary Al-7Si alloy to a lesser degree, but improved the yield and tensile strength and elongation to fracture values. Magnesium addition significantly increased the yield and tensile strength of the ternary Al-17Si-0.1Sr alloy, but decreased their elongation to fracture. The effects of strontium and strontium-magnesium additions on the mechanical properties of the Al-17Si alloy were discussed in terms of their structural properties.

10.Synthesis of Fe3O4/FeO/CoNi composite material and study of its magnetic properties
Muharrem Kunduracı
doi: 10.5505/pajes.2018.84704  Pages 56 - 59
Fe3O4/FeO/CoNi kompozit malzemesi iki aşamalı proses kullanılarak üretildi. Birinci aşamada, oksit prekürsörü (öncül malzeme) ıslak sentez esaslı Pechini yöntemi kullanılarak düşük sıcaklıkta üretildi. İkinci aşamada prekürsör malzemesi 500, 600, 700 veya 800 oC’ye hidrojen gazı altında ısıtılarak indirgendi ve metal/oksit kompozit malzemesi elde edildi. Farklı sıcaklıklarda üretilen malzemelerin yapısal, morfolojik ve manyetik özellikleri X-ışını kırınımı, tarama elektron mikroskobu ve titreşen örnek manyetometresi kullanılarak incelendi. 600 oC’den 700 oC’ye geçişte manyetik özelliklerde ani değişiklikler gözlendi. Doygunluk mıknatıslanması iki katına çıkarken, koersif kuvvet yarıya indi. Bu değişiklikler manyetik CoNi fazın amorf bir yapıdan kristal bir yapıya geçişiyle ve Fe3O4 fazın parçacık boyutunun yaklaşık olarak iki katına artmasıyla açıklandı.
Fe3O4/FeO/CoNi composite materials were produced using a two-step process. In the first step, oxide precursor was produced at low temperature by wet-synthesis based Pechini method. In the second step, the precursor was heated to 500, 600, 700 or 800 oC under reducing hydrogen gas and metal/oxide composite material was obtained. The structural, morphological and magnetic properties of materials produced at different temperatures were investigated using X-ray diffraction, scanning electron microscope and vibrating sample magnetometer. Sudden changes in magnetic properties were observed during transition from 600 oC to 700 oC. The saturation magnetization doubled while coercive force was halved. These changes were explained with the crystallization of magnetic CoNi phase from an amorphous state and nearly doubling of particle size of Fe3O4 phase.

11.Biodiesel Induced Corrosion and Degradation: A Review
Muhammet Kaan Yeşilyurt, İlhan Volkan Öner, Efe Çetin Yılmaz
doi: 10.5505/pajes.2018.01885  Pages 60 - 70
Fosil yakıt kaynaklarının hızla tüketilmesi ve enerji ihtiyacının karşılanmasında dışa bağımlılık kaygısı, alternatif yakıt araştırmalarına yol açmıştır. Transesterifikasyon yoluyla bitkisel yağ ve hayvansal yağ gibi birçok yenilenebilir kaynağından elde edilebilen biyodizel, otomobiller için, özellikle çevre dostu olmak için en çekici alternatif yakıttır. Ancak bazı eksiler de var. Biyodizelde su ve serbest yağ asitleri varlığı onu petrol türevi dizelden daha aşındırıcı yapar ve bu istenmeyen bir özelliktir. Biyodizel ile temastan kaynaklanan korozyon hem metal parçaların ömrünü azaltır hem de yakıt özelliklerini kötüleştirir ve bu nedenle motor performansını olumsuz olarak etkiler. Bu nedenle, biyodizelin korozif özellikleri, motor bileşenlerinin uzun süreli dayanıklılığı için çok önemlidir. Bu çalışmada, farklı biyodizel yakıtlarıyla farklı sıcaklıklarda farklı dönemler için önceki çalışmaların test sonuçlarını değerlendirerek ve karşılaştırarak biyodizel ve harmanların motor parçaları üzerindeki korozif etkilerini araştırmaya çalıştık. Katkı maddeleri kullanarak biyodizelin korozif etkilerini önlemek veya azaltmak için düzeltici önlemler de ele alınmaktadır.
Rapid depletion of fossil fuel resources as well as concerns for foreign dependence in meeting energy needs have led researches for alternative fuels. Biodiesel, which can be obtained from many renewable resources such as vegetable oil and animal fat through transesterification, is the most attractive alternative fuel for cars, especially for being environmentally friendly. However, there are some cons, too. The presence of water and free fatty acids in the biodiesel makes it more corrosive than petrol-diesel, and this is an undesired feature. Corrosion induced by contact with biodiesel both reduces the life of metal parts and deteriorates the fuel properties, hence adversely affects engine performance. Therefore, the corrosive characteristics of biodiesel are very important for long term durability of engine components. In this study, we tried to investigate the corrosive effects of biodiesel and blends on engine parts by evaluating and comparing test results from earlier studies for different periods at different temperatures with different biodiesel fuels. Remedial measures to inhibit or mitigate corrosive effects of biodiesel by using additives are also tackled.

12.A Two-Phase Solution Approach for a Real-Life Examination Timetabling Problem
Rahime Sancar Edis, Emrah B. Edis
doi: 10.5505/pajes.2018.96606  Pages 71 - 81
Üniversitelerde, ilgili fakültelerde veya bölümlerde sınav çizelgelerinin hazırlanması oldukça uzun süreler alabilmekte, oluşturulan sınav çizelgeleri çoğu zaman ne öğrencileri, ne öğretim üyelerini ne de yöneticileri memnun etmektedir. Bu çalışmada bir üniversitenin bir bölümüne ait yılsonu sınavı çizelgesi oluşturma problemi ele alınmıştır. Tanımlanan problem için, ilk aşamada sınavlar bir tamsayılı programlama modeli ile zorluk derecelerine göre gruplandırılmıştır. İkinci aşamada ise öğrencilerin çalışma ve odaklanabilme verimlerini en üst düzeye çıkaracak sınav çizelgesini elde etmek üzere bir tamsayılı programlama modeli geliştirilmiştir. Modelin amacı, aynı günde birden fazla sınava girme durumu olan öğrenci sayısını, ilgili sınavların zorluk dereceleri toplamı ile ağırlıklandırarak en küçüklemektir. Gerçek verilerden yola çıkarak bir öğretim dönemi için veri kümesi oluşturulmuştur. Oluşturulan veri kümesi üzerinden önerilen çözüm yaklaşımı uygulanarak çözümler alınmış ve elle yapılan çizelgeyle karşılaştırılarak, önerilen yaklaşımla oluşturulan çizelgenin üstünlükleri tartışılmıştır.
In the faculties or departments of universities, preparing the examination timetables takes quite a long time, and often could not satisfy neither the students nor the instructors or managers. In this study, the final exam timetabling problem of a department of a university is considered. For the problem, in the first stage, the exams are classified into the groups according to their difficulty levels by an integer programming model. In the second stage, an integer programming model is proposed in order to find an exam timetable which will increase the concentration and study efficiency of the students. In the model, the number of students taking more than one exam on the same day is minimized by weighting the difficulty levels of the relevant exams. The proposed solution approach is applied by using a real data set of a semester. By comparing the exam timetable obtained with the schedule prepared by hand, the advantages of the proposed solution approach are presented.

13.Solution approaches for truck scheduling problem in cross-docking
Gökçe Özden, İnci Sarıçiçek
doi: 10.5505/pajes.2018.80034  Pages 82 - 88
Çapraz sevkiyat, bir dağıtım ağında, ürünlerin dağıtım merkezlerine gelen kamyonlar aracılığıyla teslim edildiği, müşteri taleplerine göre konsolide edilerek müşterilere teslim edilmek üzere giden kamyonlara yüklendiği yenilikçi bir sistemdir. Bu çalışmada, çapraz sevkiyat merkezindeki her bir kamyonun kapılara atanması ve kapılardaki sırasının belirlenmesine yönelik olan kamyon çizelgeleme problemi ele alınmıştır. Belirtilen probleminin çözümü için belirli bir çalışma süresi içinde yüklenen ürün sayısının en büyüklenmesi amacına sahip bir matematiksel model ve Tavlama Benzetimi algoritması önerilmiştir. Farklı test problemleri türetilerek matematiksel model ve meta sezgisel algoritmanın sonuçları karşılaştırılmıştır.
Cross docking is an innovative system that products are distributed to the distribution centers via trucks, consolidated according to customer demands, and loaded into trucks to be delivered to customers. This study focuses on the truck-scheduling problem, which consists of assigning each truck to a door at the dock and determining the sequences. This study presents a mathematical model and a Simulated Annealing Algorithm for door assignments and truck scheduling in multi-door cross-docking centers. The objective of the model is to maximize of the total number of shipping products within working time period. The results of the mathematical model and the meta-heuristic algorithm are compared by generating different test problems.

14.A mathematical model for the delivery routing problem via drones
Sinem Han, Begüm Özer, Barış Alioğlu, Özgür Polat, Tülin Aktin
doi: 10.5505/pajes.2018.19052  Pages 89 - 97
Lojistik, bir ürünün nakliyesinin yanı sıra, depolanması, ambalajlanması ve dağıtımı gibi süreçleri de kapsamakta ve tüm sürecin, ilk üreticiden nihai tüketiciye kadar doğru bir biçimde çalışmasını hedeflemektedir. Maliyet ve hizmet bakımından uygun bulunan karayolu taşımacılığı, günümüzde tercih edilen ulaşım sistemlerinin başında gelmektedir. Ancak gelişen teknolojiyle birlikte, birçok ürünün dağıtımında drone’lardan da yararlanıldığı görülmektedir. Bekleme zamanlarını azaltmayı ve insangücü maliyetini ortadan kaldırmayı amaçlayan bu sistem, yeni bir teslimat aracı olarak lojistik sürecinde yerini almıştır. Karayolunda oluşan trafik yoğunluğu, ürünlerin müşteriye ulaşmasını geciktirmekte, bu sırada artan CO2 salımı da çevre ve ekonomi üzerinde olumsuz etkilere neden olmaktadır. Bu çalışmanın amacı, drone kullanımı ile hızlı ve doğa dostu bir teslimat gerçekleştirmek suretiyle müşteri memnuniyetinde artış ve taşıma maliyetlerinde azalma sağlamak ve yukarıda bahsedilen problemlere bir çözüm sunmaktır. Çalışmada, eczanelerin günlük ilaç gereksinimlerinin drone’lar yardımıyla karşılanması ele alınmış ve bu amaçla, İstanbul’un Bakırköy ilçesi pilot bölge olarak seçilmiştir. Önerilen iki aşamalı yöntemin ilk aşamasındaki matematiksel model, kümeleme analizi yapmaktadır. Bölgedeki eczanelerin koordinatları modele girdi olarak verilmiş ve eczane kümeleri oluşturulmuştur. İkinci aşamada ise, oluşturulan kümelerden birisi seçilerek, ağırlık merkezi yöntemiyle, burada bulunan eczanelere hizmet verecek olan drone merkezinin yeri bulunmuştur. Daha sonra, bu kümeye ait eczanelere ilaç dağıtımı yapılırken, aralarındaki toplam mesafeyi enküçükleyecek şekilde drone’ların teslimat rotalarını belirleyen bir araç rotalama modeli geliştirilmiştir. Modeller, GAMS/CPLEX çözücüsü ile çözülmüştür. Bu çalışmanın yakın gelecekte literatürdeki “yeşil teslimat” alanındaki yeni araştırmaları tetikleyeceğine inanılmaktadır.
Logistics sector aims to distribute merchandise to designated places on time, while focusing on the entire process that starts from storing the goods at warehouses. Transportation by land is the most common and preferred way in logistics in terms of cost and service. Studies have been going on for drone transportation with the purpose of reducing the service time and making the process automated. Advancement of this technology has led to an increase in transportation with drones. Traffic is a huge problem in land transportation causing delays in delivery time. Furthermore, nature and economy are affected because of the CO2 emission, which is a consequence of intense traffic. In this study, utilizing drones for delivery is proposed with the aim of increasing customer satisfaction and minimizing transportation cost per delivery in a green way. İstanbul’s Bakırköy district is selected as the implementation region, and daily drug delivery to pharmacies with drones is examined. In the first stage, a mathematical model that uses pharmacy coordinates as an input is developed for clustering analysis. In the second stage, one of these clusters is selected, and the location of the drone center that will serve pharmacies in the cluster is obtained by center of gravity method. Then, a vehicle routing model is proposed for finding the drone routes and calculating the total distance travelled within this cluster. Mathematical models are solved with GAMS/CPLEX solver. It is believed that this study will trigger new studies in “green delivery” literature in near future.

15.Logistic Network Design for Post-Earthquake Planning: A Case Study for Ümraniye District Under Different Earthquake Scenarios
Gül Tekin Temur, Yelda Turgut, Abdurrahman Yılmaz, Şafak Arslan, Alper Camcı
doi: 10.5505/pajes.2018.11736  Pages 98 - 105
Bu çalışmada, deprem sonrası planlamaya yönelik bir lojistik ağ tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu tasarımda amaç, deprem sonrası hayatta kalan kişilerin, gereksinim duyulan temel insani ihtiyaçlara erişiminin en kısa sürede sağlanabileceği bir planlama yapmaktır. Bu doğrultuda, seçili bir bölgede yer alan her mahallenin insani yardım ve ihtiyaç skoru hesaplanmış, insani yardım ve ihtiyaç skoru hesaplaması üzerinden acil malzeme dağıtım merkezi lokasyonları tanımlanmış ve her bir mahallenin hangi dağıtım merkezine bağlanması gerektiği ortaya çıkarılmıştır. Lojistik ağ tasarımı optimizasyonu için iki aşamalı bütünleşik bir model oluşturulmuştur. İlk aşamada, her biri potansiyel bir malzeme dağıtım merkezi olma adayı olan mahallelerin, Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) yöntemi yardımı ile insani yardım ve ihtiyaç skoru ortaya çıkarılmıştır. Sonraki aşamada ise insani yardım ve ihtiyaç skoru ağırlıklı ve uzaklık minimizasyonu amaçlı p-medyan modeli yardımıyla hangi mahallelerde dağıtım merkezi açılması gerektiğinin yanı sıra hangi mahallelerin hangi dağıtım merkezine bağlanması gerektiği hesaplanmıştır. Önerilen model, İstanbul ili Ümraniye ilçesi için, deprem sonrası süreçte insani yardım dağıtım merkezi kurma problemine uygulanmış ve model, farklı deprem senaryoları için yeniden kurgulanmıştır.
In this study, a logistic network design for post-earthquake planning was developed. The purpose of this design is to develop a plan that enables earthquake survivors to access to basic humanitarian needs in the shortest time. In this direction, humanitarian aid and need scores were calculated for each neighborhood in a selected region, using the humanitarian aid and need scores emergency material distribution center locations were defined and distribution centers to which each neighborhood will be connected were identified. An integrated two-stage model for logistic network design optimization is proposed. In the first stage, using Analytical Hierarchy Process (AHP), humanitarian aid and need scores of the neighborhoods, each of which is a candidate for a potential distribution center, were determined. In the next stage, with the help of humanitarian aid and need score weighted and distance minimization aiming p-median model, the neighborhoods in which the distribution centers should be located as well as the distribution centers which other neighborhoods should be connected to, were identified. The proposed model was applied to the problem of establishing humanitarian aid distribution centers in the post-earthquake period for the Ümraniye district of Istanbul province, and the model was reconstructed for different earthquake scenarios.

16.Solving Travelling Salesman Problem Using Hybrid Fluid Genetic Algorithm (HFGA)
Yusuf Şahin, Kenan Karagül
doi: 10.5505/pajes.2018.81084  Pages 106 - 114
Gezgin Satıcı Problemi (GSP), bir satıcının bütün şehirleri sadece bir defa ziyaret ederek başlangıç noktasına dönmesini sağlayan en kısa rotanın belirlendiği problemdir. GSP, araç rotalamadan baskılı devre kartı montajına kadar birçok problemin temelini oluşturur. Bu problem, optimizasyon alanında çalışan kişilerden büyük ilgi görmüştür, ancak özellikle büyük ölçekli veri kümeleri için çözülmesi zordur. Bu çalışmada, GSP’nin çözümü için Akışkan Genetik Algoritma, En Yakın Komşu ve 2-Opt sezgiselleri üzerine kurulu melez bir yöntem sunulmaktadır. Önerilen yöntemin performansı literatürde bulunan En Yakın Komşu, Genetik Algoritma, Tabu Arama, Karınca Kolonisi Optimizasyon ve Ağaç Fizyolojisi Optimizasyon algoritmaları kullanılarak elde edilen çözüm değerleri ile kıyaslanmıştır. Önerilen yöntemin sonuçları çözüm süresi ve kalitesi bakımından üstünlük göstermektedir.
Travelling Salesman Problem (TSP) is a problem in which the shortest possible route enabling a salesman to return to the starting point after visiting all the cities exactly once is determined. Travelling Salesman Problem is the basis for many problems ranging from vehicle routing to printed circuit boards assembly. This problem has been attracting great attention from researchers in the field of optimization; nevertheless it is difficult to solve TSP, especially for large-scale data sets. This paper presents a hybrid solution method based on Fluid Genetic Algorithm, Nearest Neighbor and 2-Opt methods for the solution of TSP. The performance of the proposed method is evaluated with the solution values of the Nearest Neighbor, Genetic Algorithm, Tabu Search, Ant Colony Optimization and the Tree Physiology Optimization algorithms in the literature. The solution results show the superiority of the proposed method in terms of solution time and quality.

17.Application of Hidden Markov Model for Brand Preferences and Reasons of Preferences in Sportswear Sector
İsmail Dönmez, Selçuk Alp
doi: 10.5505/pajes.2018.90248  Pages 115 - 120
Bu çalışmada spor giyim sektörü için üniversite öğrencileri olan genç tüketicilerin marka tercihleri ve tercih edilme nedenleri hakkında, Markov Zincirlerini temel alan Saklı Markov Modeli kullanılarak bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Uygulamada kullanılmış veriler, Yıldız Teknik Üniversitesi’nin Yıldız kampüsünde öğrenim gören öğrencilere yönelik gerçekleştirilen anketler aracılığıyla elde edilmiştir. Yıldız Teknik Üniversitesi öğrencilerinin spor giyim sektöründe tercih etmiş oldukları markalar ve bu markaların tercih edilme nedenleri ile ilgili veriler temel alınarak bir Saklı Markov Modeli kurulmuştur. Bu model ile Yıldız kampüsünde öğrenim gören öğrencilerin spor giyim için tercih ettikleri markalar ve bu markaların tercih edilme nedenleri tahmin edilmiştir. Tahminler için Saklı Markov Modelinin “Üç Temel Problemi”nin ilk iki probleminden yararlanılmıştır. Tahminler sonucunda spor giyim markalarının tercih edilme yüzdeleri bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre en önemli tercih edilme nedeni “Kumaş ve Dikiş Özellikleri – Tasarım” olarak ortaya konulmuştur.
In this study, an application was carried out using the hidden Markov model based on Markov chains on the reasons for the brand preferences and preferences of young consumers who are university students for the sports apparel sector. The data used in the application were obtained through the surveys conducted for the students studying at Yıldız Technical University's Yıldız campus. A Hidden Markov model was established based on the brands preferred by Yıldız Technical University students in the sports industry and the data related to the reasons for the preference of these brands. With this model, the preferred brands for sportswear and the reasons for the preference of these brands were estimated for the students studying on Yıldız campus. For estimates, the first two problems of the hidden Markov model “three basic problems” were exploited. As a result of the estimates, the percentages of sportswear brands were found to be preferred. According to the results, the most important reason for choosing is “Fabric and Sewing Properties – Design”.

18.Football Analytics using Bayesian Networks: the FutBA Model
Mert Karabıyık, Barbaros Yet
doi: 10.5505/pajes.2018.12979  Pages 121 - 131
Futbol maçları yüksek belirsizliğe sahiptir ve sonuçlarının tahmin edilmesi zordur. Sadece veriye dayalı tahmin ve yapay öğrenme yöntemleri, futbol tahminlerinde kısıtlı performans elde edebilmektedir. Uzman bilgisine dayalı modeller başarıya sahip olmuştur, fakat bu modellerin başka yerlere uygulanması için yine uzman bilgisi ve analistler tarafından gözden geçirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada Türkiye futbol ligleri için geliştirilmiş özgün bir Bayes ağı modeli önerilmektedir. Önerilen model futbol müsabakası yapan takımların hücum ve savunma gücünü maça ilişkin birçok gözlem ile belirleyerek maç sonucunu tahmin etmeyi amaçlamaktadır. Modelin yapısı ve parametreleri uzman bilgisi ile geliştirilmiştir. Modelden tahmin üretirken geçmiş maç verisi ile maça ilişkin uzman bilgisi girdi olarak kullanılabilmektedir. Önerilen model Türkiye Süper Ligi’nden gerçek maç verisi ile değerlendirilmiştir.
The results of football matches are difficult to predict due to their high uncertainty. Previous applications of data-driven machine learning approaches had limited performance in this prediction problem. Models that use expert knowledge had relatively higher performance but it is difficult to adapt these models to different cases as they need to be reviewed by experts and analysts based on specific requirements of the new application. This paper proposes a novel Bayesian network model to predict the results of football matches in Turkish football leagues. The Bayesian network model predicts the match results by estimating the attack and defense capability of the teams based on multiple observations about the football match. The structure and parameters of the model is defined based on expert knowledge. The model is able to use statistical data from previous matches and expert knowledge about these factors to generate predictions. The proposed model is evaluated by using data from the Turkish Super League.

LookUs & Online Makale