İkizkenar üçgen kesitli kanallarda doğal taşınımın sayısal incelenmesi
Numerical anaysis of natural convection in isosceles triangular enclosures
Yazar: SERKAN ÖZERBAY
Danışman: DOÇ.DR. EMİN 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

Özet:
Bu çalışmada, ikizkenar üçgen kesite sahip kanallarda laminar ve sıkıştırılamazakışkanla doğal taşınım iki boyutlu halde sayısal olarak incelenmiştir. Üç farklı sınırşartı ve bu durumlara ait 5 farklı üçgen yapısı için sonlu hacimler metodu ile sayısalhesaplamalar yapılmıştır. İkizkenar üçgene ait kenar açıların 75°, 60°, 45°, 30° ve 15°olduğu 5 geometri incelenmiştir. Üçgen kesite benzer yarı eliptik geometri incelenereküçgen kesitle karşılaştırılmıştır. Ağ yapısının bağımsızlığını kanıtlamak için 24 × 24, 48× 48 ve 72 × 72 ağ yapısında hesaplamalar yapılmıştır. Tüm bu durumlarda gerçekleşendoğal taşınım ile ısı transferinin geometriden ve Rayleigh değerinden nasıl etkilendiğiyorumlanmıştır. Sonuçlar kaynaklardaki çalışmalarla karşılaştırıldığında seçilen çözümyöntemi ile elde edilen sonuçların benzerlik gösterdiği gözlenmiştir. İncelenen ilkdurumda, ikizkenar üçgenin alt tabanı sıcak ve eğimli duvarlar soğuktur. Bu durumdaısı transferin ağırlıklı olarak geometrinin değişiminden etkilendiği sonucuna varılmıştır.İkinci durumda, alt duvar soğuk ve üst duvar sıcaktır. Bu durumda ısı transferininRayleigh değerinin değişiminden ve kenar açılarının azalmasından neredeyse aynıoranda etkilendiği görülmüştür. İncelenen üçüncü durumda sol duvar soğuk, sağ duvarsıcak ve alt duvar adyabatik'dir. Bu durumda da ısı transferinin Rayleigh değerinden vegeometriden eşit oranda etkilendiği görülmüştür. Sonuç olarak alt tarafın sıcak olduğudurumda ısı transferinin diğer durumlara göre daha fazla olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Doğal Taşınım, İkizkenar üçgen kesit, Nusselt Sayısı, RayleighSayısı

Abstract:
In this study, laminar incompressible natural convection in isosceles triangularenclosures has been numerically analyzed. Three different boundary conditions and 5different triangular angled geometry has been analyzed. Isosceles triangle?s angles are75°, 60°, 45°, 30° and 15°. Semi elliptic geometry has been analyzed for these boundaryconditions to compare with triangular results. Grid independency has been verified byanalyzing 24 × 24, 48 × 48 and 72 × 72 meshed triangular. An effect of Rayleigh numberand geometry changes on natural convection has been discussed. Results have beencompared with the results in the literature and similarities have been for the cases. Infirst case, bottom is hot and vertical walls are cold. In this case, geometries effects aremore than Rayleigh number?s effects. In the second case bottom is cold and verticalwalls are hot. In this case, geometries effects are similar with Rayleigh number?s effects.In the third case, bottom wall is adiabatic, left vertical wall is cold and right vertical wallis hot. In this case, geometries effects are similar with Rayleigh number?s effects. As aresult, in the first case heat transfer is more than other cases.Keywords: Natural Convection, Isosceles Triangular Enclosures, Nusselt Number,Rayleigh Number