Hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile ısı geri kazanımlı havalandırma yapılan otobüs kabininde sıcaklık ve hız dağılımlarının analizi
Analysis of temperature and velocity distributions in a bus cabin with heat recovery ventilation by computational fluid dynamics
- Tez No: 1024302
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM ATMACA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Toplu taşıma araçlarında, özellikle küresel salgınlar sonrası ihtiyaç haline gelen taze hava, yüksek enerji tüketimi ve yerel ısıl konforsuzluk gibi mühendislik çelişkileri yaratmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, otobüs kabinlerinde yüksek iç hava kalitesini sağlarken enerji etkinliğini maksimize etmek ve yolcu konforunu optimize etmek için tasarlanan Isı Geri Kazanımlı (IGK) havalandırma sisteminin kabin içerisindeki sıcaklık ve hız dağılımları üzerindeki etkisini sayısal yöntemlerle incelemektir. Çalışma kapsamında, ticari bir otobüs kabini üç boyutlu modellenerek Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemiyle analiz edilmiştir. ANSYS CFX yazılımı ve standart k-ε türbülans modeli kullanılarak 6,7 milyon elemanlı ağ yapısı ile çözümler gerçekleştirilmiştir. Performans testleri; kış (5°C, 10°C) ve yaz (35°C, 40°C) dış ortam sıcaklıklarında, IGK ünitesinin geleneksel durum, %50 ve %70 etkinlikle çalıştığı farklı senaryolar üzerinden yürütülmüştür. Akış dinamikleri analizleri, sistemin lokal hava hızlarını ASHRAE 55 ve ISO 7730 standartlarına uygun olarak 0,25 m/s sınırının altında (maksimum 0,24 m/s) tutarak güvenli havalandırma sağladığını kanıtlamıştır. İç hava kalitesi bağlamında incelenen Havanın Ortalama Yaşı (MAoA) bulgularına göre, sistemin en dezavantajlı bölgelerde dahi saatte 7,2 hava değişimi değerine ulaştığı tespit edilmiştir. Isıl analizlerde; %70 etkinlikli IGK sistemi, 5°C kış şartlarında dış havayı 19°C'ye kadar ön ısıtarak soğuk akımları ve yerel üşümeyi sönümlemiş; 40°C yaz şartlarında ise dış havayı 27,4°C'ye kadar ön soğutarak kabin üst kotlarında meydana gelen tehlikeli ısıl yığılmayı kırmış ve konvektif blokajı engellemiştir. Sonuç olarak, tasarlanan IGK sisteminin tek başına aktif bir iklimlendirme cihazı olmamakla birlikte, taze hava nedeniyle kompresör ve ısıtıcılara binen devasa duyulur ısı yükünü büyük oranda hafifleten, sürdürülebilir toplu taşıma için stratejik bir ön şartlandırma kademesi olduğu ispatlanmıştır.
Özet (Çeviri)
In public transportation vehicles, fresh air, which has become a necessity especially after global pandemics, creates engineering paradoxes such as high energy consumption and local thermal discomfort. The aim of this thesis is to numerically investigate the effect of a Heat Recovery (HRC) ventilation system, designed to maximize energy efficiency and optimize passenger comfort while ensuring high indoor air quality in bus cabins, on temperature and velocity distributions inside the cabin. In this study, a commercial bus cabin was modeled in three dimensions and analyzed using Computational Fluid Dynamics (CFD). Solutions were implemented using ANSYS CFX software and a standard k-ε turbulence model with a 6.7 million element mesh structure. Performance tests were conducted in different scenarios where the HRC unit operated with 0%, 50%, and 70% efficiency at winter (5°C, 10°C) and summer (35°C, 40°C) ambient temperatures. Flow dynamics analyses have proven that the system provides safe ventilation by maintaining local air velocities below the 0.25 m/s limit (maximum 0.24 m/s) in accordance with ASHRAE 55 and ISO 7730 standards. According to the Mean Air Age (MAoA) findings examined in the context of indoor air quality, the system was found to achieve an air change rate of 7.2 per hour even in the most disadvantaged areas. Thermal analyses showed that the 70% efficient IGK system preheated the outside air to 19°C in winter conditions of 5°C, mitigating cold drafts and local chilling; and in summer conditions of 40°C, it precooled the outside air to 27.4°C, breaking the dangerous thermal build-up occurring at the upper levels of the cabin and preventing convective blockage. In conclusion, the designed IGK system has proven to be a strategic preconditioning step for sustainable public transport, not merely an active air conditioning device in itself, but one that significantly reduces the enormous sensible heat load on compressors and heaters due to fresh air.
Benzer Tezler
- Isı geri kazanımlı havalandırma ünitesine ait ısı ve akış analizlerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile belirlenmesi
Determination of air flow and heat transfer analysis of a heat recovery unit with computional fluid dynamics
MELTEM ALTIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN GÜNERHAN
- Hava yaşı parametrelerine ve fanger'in öngörülen ortalama oy yöntemine göre sınıflarda iç hava kalitesinin iyileştirilmesi
Improvement of indoor air quality in classrooms based on age of air parameters and fanger's predicted mean vote method
AHMETCAN YETİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZİYA HAKTAN KARADENİZ
PROF. DR. GÜLDEN GÖKÇEN AKKURT
- Enerji etkin levhalı ısı değiştiricilerin sayısal yöntemlerle tasarımı
Design of energy efficient plate heat exchangers using numerical methods
ALİ ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN KÜÇÜK
DOÇ. DR. MURAT ÜNVERDİ
- Boru geometrisi farklılaştırılan kendinden reküperatörlü bir brülörün performansının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
A numerical and experimental study on the performance of a self-recuperative burner with varied tube geometry
MUSTAFA ALTINTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
EnerjiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN KARABAY
- Isı tekerleği performansının hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile belirlenmesi
Determination of performance of the heat wheel via CFD
ERDEM ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN SÖZEN