Farklı çatı tiplerinde laminer doğal konveksiyonla ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of heat transfer with laminar natural convection in different roof types
Yazar: AHMET KOCA
Danışman: DOÇ. DR. YASİN VAROL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, farklı çatı tiplerinde (beşik, mansart, sundurma ve farklı yüzey alanlıbeşik çatı) ısı transferi ve akışkan hareketi sayısal olarak incelenmiştir. Tezin temel amacı,Elazığ ve benzer iklimli bölgeler için ısı transferi açısından en uygun çatı tipininbelirlenmesidir. Çatılar kapalı hacim gibi düşünülerek laminer doğal konveksiyon ile ısıtransferi sürekli rejimde incelenmiştir. Süreklilik, momentum ve enerji denklemleri BoussinesqYaklaşımı ve akım-girdap formülasyonu kullanılarak düzenlenmiştir. İki boyutlu sayısal çözümiçin sonlu farklar metodu kullanılmıştır. Fortran dilinde hazırlanan bilgisayar programı ilediferansiyel denklemler çözümlenmiştir. Her çatı tipi için optimum grid sayıları tespit edilmiştir.Yaz ve kış sezonlarında farklı Rayleigh sayıları için akış ve sıcaklık alanları kullanılarakNusselt sayısının değişimi bulunmuştur.Tüm çatı tiplerinde akış ve sıcaklık alanlarının yaz sezonuna oranla kış sezonundaRayleigh sayısından daha fazla etkilendiği tespit edilmiştir. En yüksek ısı transferi, yazsezonunda ?Mansar Çatı?da kış sezonunda da ?Farklı Yüzey Alanlı Beşik Çatı?da görülmüştür.Elazığ ve benzer iklimli bölgeler için yalıtımı iyi olan binalarda ?Mansart Çatı?nın, yalıtımı iyiolmayan binalarda da ?Sundurma Çatı?nın ısı transferi açısından uygun olduğu grafiklerlesunulmuştur.Anahtar Kelimeler: Isı Transferi, Doğal Konveksiyon, Çatı

Abstract:
In this study, heat transfer and fluid flow is investigated numerically for different rooftypes (gable, gambrel, shed, salt box roof). Main purpose of the thesis is to determine the mostsuitable roof types in terms of heat transfer for Elazig and similar climate regions. Roof isconsidered as an enclosure and steady-state heat transfer with laminar natural convection isinvestigated. Equations of continuity, momentum and energy are solved by using Boussinesqapproximation and vorticity-stream function formulation. Finite difference method is used fortwo-dimensional numerical solution. The differential equations are solved by computer programwritten in Fortran programming language. Optimum grid numbers are determined for each rooftypes. Variation of Nusselt number is obtained by using flow and temperature fields fordifferent Rayleigh numbers in summer and winter periods.It is determined that, flow and temperature fields are more influenced by Rayleighnumbers for all types of roof in winter comparing to summer periods. It is seen that gambrelroof and salt box roof have the most heat transfer rate in summer and winter periods,respectively. For Elazig and similar climate regions, it is illustrated by figures that "GambrelRoof? is suitable for well-insulated buildings and ?Shed Roof? is suitable for not-well-insulatedbuildings as far as the heat transfer is concerned.Key Words: Heat Transfer, Natural Convection, Roof