Yolcu minibüsünde ısıl konfor şartlarının sağlanması üzerine teorik ve deneysel çalışma
Theoretical and experimental study on thermal comfort conditions in passenger van
Yazar: BİRKAN YILMAZGÖZ
Danışman: PROF. DR. DERYA BURCU ÖZKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, bir yolcu minibüsünde yolcularla birlikte taşıt kabinini etkileyen ısı kazançları belirlendikten sonra, ısı denge yöntemi kullanılarak, 317 s sonunda belirlenen 23 °C konfor sıcaklığına geldiği teorik olarak hesaplanmıştır.
Park halinde rölantide çalışan yolcu minibüsü, içinde yolcularla birlikte taşıt kliması çalıştırıldıktan sonra, sürekli ölçümler alınarak teorik olarak hesaplanan soğuma süresi sonunda, kabin içinde kuru termometre hava sıcaklığı, hava hızı ve bağıl nem yüzdesi, 9 farklı noktada deneysel olarak ölçülmüştür.
Çalışmanın devamında, ANSYS programının FLUENT hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) modülü yardımıyla, sonlu hacimler yöntemine göre, sayısal analiz yapılmıştır. Sayısal analizde, deneysel çalışma ve teorik analizde referans alınan taşıtın geometrik ölçülerine uygun olarak ısıl modelleme yapılmıştır. Programda oluşturulan taşıt modeline ağ yapısı ve sınır koşulları uygulandıktan sonra, teorik olarak hesaplanan soğuma süresinde, deneysel çalışmadaki 9 ayrı nokta için hava sıcaklığı ve hava hızı değerleri sayısal olarak bulunmuştur. Sınır koşulları belirlenirken, taşıt klimasında soğutulan havanın ön ve tavan kısımlarında bulunan 10 adet hava menfezinden taşıt kabinine soğutulmuş hava girişi, farklı sıcaklıklara sahip taşıtın gövde ve cam duvar yüzeyleri dikkate alınmıştır.
Deneysel çalışma ve sayısal analiz sonunda elde edilen  kabin içi hava sıcaklık değerleri, deneysel çalışmada ortalama 24,3 °C, sayısal çalışmada ortalama 20,8 °C bulunmuştur. Teorik analizde kabul edilen 23 °C kabin içi konfor hava sıcaklığına göre, deneysel çalışmada % 5,65 fark, sayısal analizde % 9,57 fark olduğu görülmüştür. Deneysel çalışma ve sayısal analiz sonunda, elde edilen kabin içi ortalama hava hızı değeri sırasıyla 0,53.m/s ve 0,59 m/s dir. Ortalama hava hızı değerleri arasındaki fark 0,04 m/s bulunmuştur. 
Teorik analiz, deneysel çalışma, ve sayısal analizden elde edilen sonuçlar sonraki taşıt tasarımlarına yol göstermesi için karşılaştırılmıştır. Sonuçlarda farklılıklara neden olan birkaç asıl sebep vardır. Teorik analiz yapılırken ısı denge yöntemine ait kabuller, sayısal analiz yapılırken sınır koşulları ve analiz kabulleri, sayısal modellemede kullanılan taşıt geometrisi ve taşıtın iç malzeme yapısında yapılan kabuller, deneysel çalışmada yapılan ölçüm hatalarının asıl sebepler olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
In this thesis, after determining the heat gains affecting the passenger cabin with the passengers in a passenger van, it has been theoretically calculated that it has reached the determined 23 °C comfort temperature at the end of 317 s by using heat balance method.
After turning on the vehicle's air conditioner, in a parked idling passenger van with seated passengers inside, continuous measurements have been taken and dry thermometer air temperature, air velocity and relative humidity percentage have been measured experimentally at 9 different points at the end of theoretically calculated cooldown time.
As a continuation of the study, numerical analysis has been carried out according to finite volume method with the help of FLUENT's computational fluid dynamics (CFD) module of ANSYS program. In the numerical analysis, thermal modeling has been developed in accordance with the geometric dimensions of the vehicle referenced in the experimental study and theoretical analysis. After applying the mesh structure and boundary conditions to the vehicle model created in the program, the air temperature and air velocity values have been determined numerically for 9 different points of the experimental study at the theoretically calculated cooldown time. In determining the boundary conditions, the entry of the air cooled in the vehicle's air conditioner into the vehicle cabin through the 10 air vents located in the front and ceiling parts, the body and glass wall surfaces of the vehicle having different temperatures have been taken into consideration.
At the end of the experimental study and numerical analysis, the average temperature of the cabin air was 24.3 °C in the experimental study and 20.8 °C in the numerical analysis. According to the 23 °C interior cabin comfort air temperature accepted in the theoretical analysis, it has been seen that there is a difference of 5.65 % in the experimental study and 9.57 % in the numerical analysis. The average air velocity obtained at the end of the experimental study and numerical analysis is 0.53 m/s and 0.59 m/s respectively. The difference between average air velocities has been found to be 0.04 m/s. 
The results obtained from theoretical analysis, experimental study and numerical analysis have been compared to lead further vehicle designs. There are a number of main reasons that caused the differences in the results. Assumptions of heat balance method during theoretical analysis; boundary conditions and analysis assumptions during numerical analysis, vehicle geometry used in numerical modeling and the assumptions made in the interior material structure of the vehicle; mistakes made in the experimental study are thought to be the main reasons.