Sinüzoidal duvarlı kapalı dikdörtgen geometride yüzey ışınımı ile doğal taşınımın sayısal incelenmesi
Numerical analysis of natural convection with surface radiation in a rectangular enclosures with wavy wall
Yazar: MEHMET AKTAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MESUT TEKKALMAZ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Taşınım, bir yüzeyle üzerindeki akışkan arasındaki enerji aktarımıdır. Doğal taşınımın etkin olduğu bir çok uygulama alanı vardır ayrıca doğadaki bütün maddeler ışınım yayar.  Işınım endüstride birçok ısıtma, soğutma ve kurutuma işlemlerinde kullanılır.  Bu çalışmada iki boyutlu kapalı dikdörtgensel bir şekilde doğal taşınım ve ışınımla ısı geçişi sayısal olarak incelenmiştir.  Dikdörtgensel şeklin alt kısmı sinüsoidal olarak bir, iki ve üç undolinden oluşmaktadır.  Oluşturulan sistemde alt ve üst duvarlar sıcak sağ ve sol duvarlar tamamen yalıtılmış kabul edilmiştir.  Alt ve üst duvar arasında 20K sıcaklık farkı bulunup alt duvar üst duvardan sıcaktır. Problem çözümü 104-106 Rayleigh sayılarında yapılmıştır. Işınım ile ısı geçişi incelenirken ışınım yayma oranları 0,1-1 arasında 0.1 adım arttırılarak on farklı değer seçilmiştir.  İki boyutlu sürekli rejimde, süreklilik, Navier-Stoke ve Boussinesq yaklaşımlarıyla, ayrıklaştırma yöntemi olarak FVM (Finite Volume Method) ile taşınım terimlerinde ikinci dereceden (Second Order Upwind) ayıklaştırma şeması, çözüm algoritması olarak da 	SIMPLE algoritması kullanılarak, yüzey ışınım hesabında S2S (Surface to Surface) ışınım ısı modeli ile FLUENT® yazılımında çözülmüştür.  Doğal taşınım taşımda soğuk duvar üzerinde ortalama Nusselt sayıları ve ışınımda Nur, Nuc, Nut sayıları hesap edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Doğal taşınım, ışınım, sinüzoidal duvar, dikdörtgensel kapalı sistem

Abstract:
Convection is the transfer of energy between the surface and the fluid on the surface. There are many applications in the area of natural convection also matter  in nature emits radiation. Radiation and convection heat tranfer processes are used many industry; for example, heating, cooling and drying processes. In this study, natural convection and radiation heat transfer in two dimensional rectangular enclosures are studied numerically. In the rectangular  enclosure geometry, considered bottom wall has  a one, two and three sinusoidal period wavy wall. The bottom and the top wall is the hot, the left and the right walls are perfectly insulated. Between the top and the bottom wall, the temperature difference is 20K and the bottom wall is hotter than the top wall. The problem is solved for Rayleigh numbers 104-106. The emissitive values of the walls are selected between 0.1-1. The two dimensional steady-state continuity, Navier-Stoke and energy equations along with Boussinesq approximations are solved using the Fluent® code. The pertinent equations are solved using Finite volume Method and transport in terms of the second order (Second Order Upwind) discretization scheme are used with SIMPLE algorithm. The radiation model used is S2S (Surface to surface) model embedded in Fluent®. The average Nusselt numbers over the cold surface are computed for convection and the average Nur, Nuc, Nut numbers over the cold surface are computed for radiation processes.
Keywords: Natural convection, radiation, sinusoidal wavy wall, rectangular enclosure