Alt levhası daha sıcak olan yatay iki levha arasındaki doğal konveksiyon ile ısı transferinin sayısal olarak analizi
Numerical analysis of natural convection heat transfer between hot bottom and a horizontal top plate
Yazar: MUHİTTİN KİRAZLI
Danışman: PROF. DR. NEVZAT ONUR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yatay konumda bulunan sonlu iki paralel levhadanoluşan bir sistemde levhalar arası mesafenin, levhalar ile ortam arasısıcaklık farkının ve levha boyutlarının doğal konveksiyon ile ısı transferiüzerine etkisi sayısal olarak irdelenmiştir. Bu çalışmalardan levhalararası mesafenin etkisinin incelenmesi amacıyla literatürde bulunan vedeneysel olarak çalışılmış bir sistem incelenmiştir. Literatürdekideneysel sonuçlar bu sayısal çalışmada tekrar ele alınarak üç boyuttairdelenmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Çalışmadasistemdeki alt levha ile ortam arası sıcaklık farkı değerleri değiştirilerekbu parametrenin de etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Yine bu çalışmaile levha merkezinden levha kenarlarına doğru doğal konveksiyonundeğişimi de izlenmiştir. Ayrıca sayısal olarak çalışılan sistemin levhaboyutları değiştirilerek levha boyutlarındaki değişimin doğalkonveksiyona etkisi sayısal olarak irdelenmiştir. Çalışmanın sayısalolarak çözümünde enerji, momentum ve korunum denklemlerininçözümünü yapabilen, sonlu hacimler metodunu kullanan FLUENTprogramı kullanılmıştır. Deney düzeneğinin çizilmesi, modellenmesiaşamasında ise GAMBIT paket programından yararlanılmıştır.Çalışmaların tamamında daha sıcak olan alt levha ile üst levha sabitivsıcaklıkta tutulmuş, levhalar arası mesafe 10mm ile 45mm arasındadeğiştirilmiştir. Yapılan sayısal çözümler ile sıcak olan alt levhayüzeyindeki Nusselt (Nu) sayıları elde edilmiş, sonuçlar grafikler,çizelgeler, hız vektörleri ve sıcaklık konturları ile gösterilmiştir.Sonuçlardan görüleceği gibi levhalar arası mesafenin artışı, sıcaklıkfarkının artışı ve levha boyutlarının küçülmesi doğal konveksiyon ile ısıtransferinin artmasını beraberinde getirmiştir.Bilim Kodu : 914.1.065Anahtar Kelimeler : Yatay paralel levha, doğal konveksiyon, sabit yüzeysıcaklığı, Fluent, sayısal analizSayfa Adedi : 80Tez Yöneticisi : Prof.Dr.Nevzat ONUR

Abstract:
In this study, a system of a two finite sized horizontally parallel platewas examined to see the change on natural convection by distancebetween the parallel plates, the temperature difference and the platedimensions. To see the effect of distance between plates anexperimental study in the literature was examined. Experimental resultsin literature were re-analyzed numerically in 3D by this study and acomparison between results was done. By this study, also, thetemperature difference values between bottom plate and surroundingwere changed and the effect of this parameter was investigatednumerically. In addition, change on natural convection from bottomplate?s center to the sides was examined by this study. Later on,experimental system?s plate dimensions were changed and effect ofplate dimension on natural convection was analyzed numerically. Toanalyze the study numerically, a CFD program that can solve energy,momentum and continuity equations called FLUENT, using finitevolume method was used. The CAD model of the experimentalapparatus were constructed by another program, called GAMBIT. In thewhole study, both the hotter bottom plate and the top plate were keptunder constant temperatures and the distance between the plates wasvaried between 10mm to 45mm. By the numerical analysis,vicorresponding to these distances, Nusselt numbers for the hotterbottom plate were calculated and results were plotted by graphs,velocity vectors and temperature profiles.From the results, it can be seen that an increase in plate separation, anincrease in temperature difference and a decrease in plate dimensionsresults with an increase in natural convection heat transfer.Science code : 914.1.065Key words : Horizontal parallel plate, natural convection,constant wall temperature, Fluent, numericalanalysisPage numbers : 80Adviser : Prof.Dr.Nevzat ONUR