# Döküm Hava Hapsi / Kabarcık Tespiti — Araştırma Özeti (2026-07)

Kaynak modül: `motor/dokum/hava_analiz.{hpp,cpp}` — dolum varış-zamanı alanı üzerinden
POST-PROCESS analiz (dolum motoru değiştirilmedi).

## 1. Ticari yazılımların yaklaşımları

### FLOW-3D — Air Entrainment modeli (altın standart)
FLOW-3D, serbest yüzeyde türbülans kaynaklı hava sürüklenmesini (entrainment)
fiziksel bir denge modeliyle çözer: yüzeydeki türbülans kararsızlıkları,
gravite + yüzey gerilimi kaynaklı stabilize edici kuvvetleri aştığında hava
sıvıya karışır. Karakteristik türbülans uzunluk ölçeği `L_t` ve enerji `k` ile:

```
P_d = ρ g L_t + σ / L_t          (stabilize edici basınç: gravite + yüzey gerilimi)
hava sürüklenir ⇔ ρ k > P_d
δV_hava = C_air · A_yüzey · √(2(k − P_d/ρ))     (C_air ≈ 0.5)
```
Sürüklenen kabarcıklar akışla taşınır, kaldırma kuvvetiyle yükselir, serbest
yüzeyde kaçar ya da hapsolur → gaz porozitesi konum tahmini.
Kaynak: Hirt, C.W., "Modeling Turbulent Entrainment of Air at a Free Surface",
Flow Science Teknik Notu FSI-01-TN61; flow3d.com/modeling-capabilities/air-entrainment-model.

### Campbell kritik hız / bifilm teorisi (akademik taban)
Campbell (Castings, 2. baskı, Butterworth-Heinemann 2003): sıvı metal serbest
yüzey hızı kritik değeri aşarsa yüzey oksit filmi kendi üstüne katlanır ve
içinde hava hapsolmuş çift-film (bifilm) olarak gövdeye gömülür → porozite
çekirdeği. Kritik hız, sessile-drop dengesinden:

```
V_krit ≈ 2 √(σ g / ρ)^(1/2)  ≈ 0.4–0.6 m/s   (sıvı Al için ~0.5 m/s;
                                              çoğu sıvı metal için benzer)
```
`V_cephe > V_krit` → yüzey türbülansı + entrainment riski. Ayrıca iki cephenin
çarpışması (converging fronts) oksit/hava yakalamanın klasik mekanizmasıdır
(confluence weld / oksit kapanı).
Kaynaklar: Campbell 2003; "Critical gate velocity for magnesium casting alloy
(ZK51A)" (ResearchGate 233694614); MDPI Metals 9(9):957 (A356 SQI, 0.5 m/s).

### Altair Inspire Cast — "Last Air" katmanı
Dolum sonucunun en övülen görselleştirmesi: kavitede EN GEÇ dolan bağlı
bölgeler = havanın en son sıkıştığı yerler. Vent/overflow yerleşimi doğrudan
bu katmandan okunur. Hız alanı gerektirmez → varış-zamanı alanından türetilir.

### MAGMASOFT — hava basıncı / venting
MAGMASOFT 5.4+ kalıp/maça gaz üretimi, maça paketi geçirgenliği ve vent
boyut/konumunun kusur oluşumuna etkisini çözer. Kum kalıp geçirgen olduğundan
hapsolmuş hava kısmen kum içinden kaçar; ancak geçirgenlik yetersizse basınç
birikir → dolum yavaşlar, misrun/gaz porozitesi. Kum geçirgenliği Darcy tipi:

```
Q = K · A · ΔP / (μ · L)     (K: AFS geçirgenlik sayısı ile ölçülür)
```
Vent tasarım kuralı (dökümhane pratiği): vent kesit alanı toplamı ≈ ingate
alanının %60-80'i; ventler son dolan bölgelerin ve kapalı ceplerin TEPESİNE
(gravite tersi en üst nokta) yerleştirilir.
Kaynak: magmasoft.com MAGMASOFT 5.4 duyurusu; ScienceDirect S2451904926002684.

## 2. Bu koda uyarlanan model (vekil, akademik dürüstlükle)

Dolum çözücümüz Dijkstra/fast-marching varış-zamanı alanı üretir (hız alanı ve
türbülans enerjisi YOK). Bu yüzden FLOW-3D'nin tam entrainment modeli yerine
literatürle uyumlu ÜÇ vekil katman uygulandı:

1. **Son Hava (Last Air)** — Inspire Cast eşleniği: `t ≥ t_son·(1−dilim)`
   (dilim varsayılan %3) hücrelerinin bağlı bileşenleri. Skor:
   `lastAir = (t − t_lim)/(t_son − t_lim)`, dolmayan hücre = 1.
2. **Kapalı hava cebi** — hiç dolmayan bileşenler + kaçış testi: bölgeden
   monoton artan-varış (hava cephenin ÖNÜNDE, henüz dolmamış hücrelerden akar)
   flood-fill üst yüzeydeki "açık" hücrelere (kavitenin gravite-tersi en üst
   katmanı ≈ yolluk/besleyici ağzı) ulaşamıyorsa → hapsolmuş hava.
   Vent önerisi = cebin en üst hücresi (dökümhane kuralı).
3. **Kabarcık/entrainment riski** — Campbell vekili: cephe hızı
   `v ≈ h / Δt_min` (h hücre boyu, Δt_min en hızlı upstream komşu farkı).
   `s_v = clamp(v/V_krit − 1, 0, 1)` (V_krit ayar, varsayılan 0.5 m/s).
   Cephe BULUŞMASI: aynı eksende KARŞIT iki komşusu da daha erken dolmuş
   varış-zamanı yerel maksimumu → `s_b = 1` (confluence/oksit kapanı).
   `risk = clamp(0.6·s_v + 0.4·s_b, 0, 1)`.

SINIRLAR (belgelenmiş): türbülans enerjisi, kabarcık taşınımı/yükselmesi,
kalıp geçirgenliği basınç geri-itmesi modellenmedi — tam CFD (interFoam/SPH)
dalgasına ertelendi. Vekil model MAGMA'nın kullanıcıya sunmadığı "Last Air +
Campbell hız + buluşma" birleşik risk katmanını tek geçişte verir.

## 3. Kaynaklar
- Campbell, J., *Castings* (2nd ed.), Butterworth-Heinemann, 2003 — bifilm, V_krit ≈ 0.5 m/s.
- Hirt, C.W., *Modeling Turbulent Entrainment of Air at a Free Surface*, Flow Science FSI-01-TN61.
- flow3d.com — Air Entrainment Model; *Assessment of Casting Filling by Modeling Surface Entrainment Events Using CFD*.
- magmasoft.com — MAGMASOFT 5.4 (maça gazı/geçirgenlik/vent), Autonomous Engineering.
- Altair Inspire Cast dokümantasyonu — "Last Air" sonuç katmanı.
- MDPI Metals 9(9):957; ResearchGate 233694614 (Mg ZK51A kritik giriş hızı).