Dik üçgen kesitli kanallarda doğal taşınımın sayısal incelenmesi
Numerical analysis of natural convection in right triangular enclosures
Yazar: ERCAN ASMAZ
Danışman: DOÇ.DR. E. FUAD KENT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı-Akışkan Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Doğal taşınım = Natural convection ; Sonlu hacimler yöntemi = Finite volumes method ; Üçgen = Triangle

Özet:
Bu çalışmada, dik üçgen kesitli kanallarda doğal taşınımın sayısal incelemesi yapılmıştır.Literatürde kare ve silindirik kesitli kanallarda birçok çalışma yapılmış olmasınarağmen üçgen kesitlerde doğal taşınım, sınırlı sayıda çalışmanın konusu olmuştur. Diküçgen geometrisine sahip kanallarda gerçekleşen doğal taşınımın temsil ettiğiuygulamalar arasında, binaların çatı katlarının ısınması, elektronik ekipmanlarınsoğutma sistemleri ve güneş enerjisi sistemleri sayılabilir. Kartezyen koordinatlarda, ikiboyutlu, sıkıştırılamaz, daimi Navier Stokes denklemlerinin Sonlu Hacimler yöntemikullanılarak sayısal çözümü ele alınmıştır. Çeşitli sınır koşullarına sahip dik üçgenlerdeyapılan hesaplamalar sonrasında değişik Rayleigh sayılarında oluşan akım ve eş sıcaklıkçizgileri çıkartılmıştır. Rayleigh sayısının ve sınır koşullarının doğal taşınıma yaptığıetkilerin araştırıldığı bu bölümlerde, sıcak kenarlar üzerindeki ortalama Nusselt sayılarıda hesaplanarak durumlar arası karşılaştırma yapılmıştır. Bu çalışmada, dik üçgeninharicinde bu geometriye çok benzeyen dik yamuk ve çeyrek daire kesitlerinde deincelemeler yapılmış ve şekil değişikliğinin ısı transferi üzerindeki etkileri dearaştırılmıştır. Hesaplamalarda bulunan sonuçlar, daha önce benzer kesitlerde ve sınırkoşullarında yapılan çalışmalarla karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: Dik Üçgen, Doğal Taşınım, Sonlu Hacimler Yöntemi

Abstract:
In this study, natural convection in right triangular enclosures is numerically analyzed.Although, a great number of works, in which numerical methods were used, areconcerned with the investigation of convection in rectangular and cylindirical cavities,natural convection in triangular enclosures have been the subject of a limited number ofstudies. The triangular cavitiy problem has been looked into in order to understand heattransfer in attics, electronical equipments and solar energy systems. The solution of twodimensional, incompressible, steady-state Navier Stokes equations are numericallysolved in cartesian coordinates by Finite Volumes Method. Streamlines and isothermsare presented for different triangular enclosures with different boundary conditions andRayleigh numbers. Also, mean Nusselt numbers on hot walls are calculated in order tomake comparisons between different cases. The solutions are repeated for differentaspect ratios where boundary conditions represent the summer time cooling and wintertime heating of an attic space. So, the effect of aspect ratio on natural convection couldbe investigated. In this study, right trapezoidal and quarter circular enclosures whichare very similar to right triangles are also examined. Consequently, we had theopportunity to analyze how shape changes affect the heat transfer. The results of thecalculations are compared with the corresponding previous studies which use the similarenclosures and boundary conditions.Keywords: Right Triangle, Natural Convection, Finite Volumes Method