Frost formation on a proturded flat surface: Experimental and numerical investigation
Çıkıntılı bir düz yüzey üzerinde kar oluşumu: Deneysel ve nümerik inceleme
- Tez No: 1019719
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALTUĞ MELİK BAŞOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Soğuk yüzeylerde biriken kar tabakası, yalıtıcı gözenekli bir yapı oluşturur ve çevresindeki akış alanını değiştirir. Kanatlı yüzeylerde karlanma, ön bölgelerin kalınlaşmasına ve küt cisimler gibi davranmasına neden olabilir. Bu tez, zorlanmış taşınım altında çıkıntılı düz bir yüzey üzerinde karlanmayı deneysel ve sayısal olarak incelemektedir. Dağıtılmış ince film ısı akısı sensörleri ile ön, orta ve arka bölgelerdeki ısıl tepki ölçülmüştür. 1.0 ve 1.8 m/s hava hızları, 11–25 °C hava sıcaklıkları ve \%35–85 bağıl nem aralıkları incelenmiştir. Deneysel sonuçlar, yerel ısı akısı tepkisinin konuma bağlı olduğunu göstermiştir. 11 °C ve 16 °C'de düşük nem koşullarında, tüm bölgelerde başlangıçta keskin bir düşüş ve ardından daha yavaş bir azalma gözlenmiştir. Buna karşılık, 25 °C'de ön bölgedeki ısı akısı ilk düşüşten sonra artarken, orta ve arka bölgelerde azalmaya devam etmiş; bu davranış kar tabakasının yoğunlaşması ile ilişkilendirilmiştir. Ölçülen kar geometrileriyle yapılan simülasyonlar, kar yüzeyinin köşe bölgesinde en yüksek taşınım ısı transfer katsayısının oluştuğunu göstermiş ve ani nem artışı sonrası gözlenen yerel erimeyi desteklemiştir. Kar büyümesini simüle etmek için Eulerian–Eulerian çok fazlı bir CFD modeli geliştirilmiştir. Nemli hava ve katı buz, iç içe geçen fazlar olarak ele alınmış; kar oluşumu aşırı doygunluğa dayalı bir kütle kaynak terimi ile temsil edilmiştir. Ampirik kar oluşum parametresi, duvar yakınında yerelleştirme amacıyla bir skaler taşınım denklemi üzerinden yeniden formüle edilmiştir. Model, düz plaka verileriyle değerlendirilmiş ve çıkıntılı yüzeye uygulanmıştır. Karma sınır koşulu yaklaşımı, deneysel eğilimlerle en yakın uyumu sağlamıştır. Genel olarak bu tez, yerel ısı akısı ölçümleri ve çok fazlı CFD modellemesinin; akış davranışı, kar morfolojisi, yoğunlaşma ve ısıl direnç arasındaki etkileri açıklamak için faydalı olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Frost accumulation on cold surfaces forms an insulating porous layer and modifies the surrounding flow field. On finned surfaces, frost growth can thicken the front regions and make them behave as blunt bodies. This thesis presents an experimental and numerical investigation of frost formation on a protruded flat surface under forced convection. Distributed thin-film heat-flux sensors measured the transient response at the front, middle, and rear regions. Air velocities of 1.0 and 1.8 m/s, air temperatures of 11–25 °C, and relative humidities of 35–85\% were examined. The experiments showed that the local heat-flux response strongly depended on location. At 11 °C and 16 °C under low-humidity conditions, all regions showed an initial steep drop followed by a milder decline. At 25 °C, the front-region heat flux increased after an initial drop, while the middle and rear regions continued to decrease. This behaviour was associated with frost densification. Simulations using measured frost shapes revealed a peak convective heat-transfer coefficient near the frost-surface corner, supporting local melting after a sudden humidity increase. An Eulerian–Eulerian multiphase CFD model was developed to simulate frost growth. Humid air and solid ice were treated as interpenetrating phases, and frost formation was represented by a supersaturation-based mass source term. The empirical frost-generation parameter was reformulated through a scalar transport equation to localise frost formation near the wall. The model was assessed using reference flat-plate data and then applied to the protruded surface. A mixed boundary treatment gave the closest agreement with experimental trends. Overall, local heat-flux measurements and multiphase CFD modelling help explain the coupled effects of flow behaviour, frost morphology, densification, and thermal resistance during frost formation on protruded surfaces.
Benzer Tezler
- Erzurum çevresindeki Baltık tarzı mimari örnekleri
Baltic style architecture examples in around Erzurum
FEHME TURACI TAŞPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Sanat TarihiAtatürk ÜniversitesiSanat Kuramı ve Eleştiri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ MURAT AKTEMUR
- No-frost buzdolabı evaporatörlerinde karlanmanın etkileri
The Effects of frost formation on the no-frost evaporator surfaces
DENİZ ŞEKER
- Karlanmanın buzdolabı buharlaştırıcısı performansına etkisinin teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of frost formation effects on household refrigerator evaporator performance
TOLGA NURETTİN AYNUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. NİLÜFER EĞRİCAN
- An experimental research on the effects of frost formation on different environmental conditions and surface configurations
Kar oluşumunun değişik çevresel koşullar ve yüzey konfigrasyonları üzrindeki etkileri üzerine deneysel araştırma
ENES ABDÜLHAKİM ÖKSÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALTUĞ MELİK BAŞOL
- Simulation of frost formation and a parallel plate heat exchanger
Başlık çevirisi yok
TEOMAN ORALERKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ KAYANSAN