Geri Dön

Taşıt iç geometrik parametre değişimlerine bağlı havalandırma optimizasyonu

Optimization of ventilation related to modification of geometrical parameters of vehicle interior

  1. Tez No: 126817
  2. Yazar: MİNE TÜRKSOY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ALİ GÖKTAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2002
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 98

Özet

ÖZET Taşıt içi havalandırma, ısıtma ve soğutma sistemlerinde araştırma ve geliştirme çalışmalarıyla son yıllarda büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Taşıt içi konforun önemi günden güne artmış ve günümüz taşıtlarında en çok aranan özelliklerden birisi haline gelmiştir. Taşıt içi konfor denilince akla ilk gelen sıcaklık konforudur. Isıtma havalandırma ve soğutma bu konfor için belirleyici özelliklerdir. Bu çalışmada daha çok havalandırma üzerinde durulmuştur. Taşıt içi ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme (HVAC)'ye etki eden parametreler iç ve dış olarak ikiye ayrılır. Dış parametreler taşıt hızı, dış hava sıcaklığı, rüzgarın hızı ve yönüdür. İç parametreler ise HVAC girişlerindeki hava sıcaklığı ve hızı, bağıl nem, hava giriş ve çıkış noktalarının yerleştirilmesi ve sayısı, taşıt duvarının ısı iletim özellikleri, taşıt üzerindeki cam miktarı, özellikleri ve yolcuların kişisel faktörleridir. Taşıt içerisindeki insanların rahat olabilmeleri için, içeride var olan havanın bazı şartları sağlaması gerekmektedir. Rahatlık konforu taşıt içerisindeki havanın hızına, sıcaklığına, nemine ve kalitesine bağlıdır. Bu temel faktörlerin insan vücudu üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu şartlar literatür araştırması ile etüd edilmiştir. Taşıt içi havalandırması binalara göre daha karmaşıktır. İçerideki cam miktarının fazla olması dışarıdan içeriye ısı geçişini arttırır ve sıcaklık özellikle yaz aylarında çok yükselir. Sıcaklığın kısa bir sürede istenilen seviyeye gelmesi beklenir. Taşıt iç hacmi 0.5m2 gibi küçük bir alandır serin havanın devridaim yapacağı serbest hacim kısıtlı olduğundan yolcular, gönderilecek hava ile doğrudan temasta olacaklardır ve hava akışı koltuklar ve yolcuların varlığıyla zorlaşmaktadır. Taşıt içerisindeki havalandırma özelliklerinin belirlenmesinde“FLUENT”ve“GAMBİT”adı verilen yazılımlar kullanıldı.“FLUENT”, kabin içerisindeki hava akışının modellenmesi, aerodinamik özellikleri ile hızın sayısal değerlerinin belirlenmesi, taşıt içi sıcaklık dağılımı ve oluşan basınçların incelenmesi için kullanılır. Sayısal bir çözümlenmenin yapılması için hesap alanın sonlu sayıda hacme bölünmesi gerekmektedir.“GAMBİT”yazılımında taşıt iç geometrisi oluşturulur ve xııağ sistemi çizilir. Böylece“FLUENT ”ortamına aktarılan çizimde sınır şartları belirlenir. Ağ sistemi oluşturulmuş yüzeyde ; hız, sıcaklık, basınç yoğunluk ölçümleri yanı sıra boru akışı incelemeleri ve yanma analizleri de yapılabilir. FLUENT ortamında yapılan bir araştırmada, taşıt hızının, akış ve sıcaklık dağılımı kadar kabin klima özelliklerine de etkisinin olduğu görülmüştür. Hız büyüklüğü arttıkça taşıt hızının kabin havalandırmasına olan etkisi azalır. Tahmin edilebileceği gibi dış sıcaklıkla orantılı olarak, taşıt iç sıcaklığı değişim gösterir. Hava giriş ve çıkış özellikleri taşıt içerisindeki sıcaklık dağılımını etkiler. Ön panelden yapılan havalandırma, ayak bölgesinden yapılana göre daha etkin sonuçlar verir. Hava çıkış yerlerinin doğru seçilmesi HVAC sisteminin verimini çok arttırmaktadır. Hava giriş ve çıkış özellikleri değiştirilerek hava dolaşımının az olduğu bölgelerin varlığı gibi bir takım olumsuzlukların da giderilebileceği görülmüştür. Taşıt içerisinde oluşan hava hızının tespit edilmesi aşamasında deneysel ve sayısal(CFD) yöntemler kullanılarak bunların sonuçları karşılaştırılmıştır. Deneysel veri olarak, literatürden, kabin içerisindeki akışkanın hareketi Lazerli Tabaka Görüntüleyici (Laser Sheet Visualisation) ve Parçacık Görüntü Hızlandırıcısı (Partide Image Velocimetry) kullanılarak incelenmiş olan ve parçacıkların kamerada büyütülüp hareketlerinin izlendiği, taşıt içi hava akımları ile ilgili bilgiler kullanılmıştır. Geri dönen akışların, pis hava birikim bölgelerinin nerelerde oluştuğu tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasında yapılan ve son bölümde anlatılmış olan“taşıt içi havalandırma optimizasyonu”yine“FLUENT”ortamında gerçekleştirilmiştir. İçeride yolcu olmadığı düşünülmüş ve çalışma iki boyutlu yapıldığından taşıt genişliği boyunca oluşan hava akışı ölçülememiştir. Bu yüzden sonuçlar kesinlik oluşturmaz. Ford Escort sedan modeli üzerinden alınan ölçülerle“GAMBİT”ortamında taşıt iç hacmi çizilmiş ve ağ sistemi oluşturulduktan sonra, ilk aşamada hava giriş hızı ve yönü tayin edilmiştir. Havanın giriş noktaları birincisi ön panel üzerine, diğeri ayak bölgesine olmak üzere iki adet giriş noktası belirlenmiştir. Bir adet çıkış noktası arka yolcunun ense bölgesine yerleştirilmiştir. Hava giriş hızının ve yönünün belirlenme aşamasında insan vücudu üzerinde üç nokta seçilmiştir. Bu noktaların birisi yüz üzerinde, ikincisi göğüs bölgesinde ve üçüncüsü de ayakla diz arasında bir bölgede bulunmaktadır. İnsan vücudunun konforlu hissetmesi için üzerine gelecek hava hızı en fazla 3 m/s xıııolmalıdır. Çeşitli hız değerleri denenmiş giriş hızının 6.5 m/s olması uygun görülmüştür. Taşıt içerisinde ön koltuk ile ön panel mesafesi, ön koltuk ile arka koltuk mesafesi ve taşıt yüksekliği gibi üç parametre belirlenmiştir ve bu parametreler üzerinde değişiklikler yapılarak hava akışının nasıl etkilendiği gözlenmiştir. Bu parametreler arttırılırken taşıt iç boyutu da artmıştır. Ancak arka yolcu üzerindeki hava hızının, yetersiz olduğu görülmüş ve bir hava çıkışı daha arka yolcunun ayak bölgesinde koltukla yerin birleştiği yere yerleştirilmiştir. Ancak bu kez hava hızında düşüş gözlenmiş, yine aynı çalışmalar yapılarak hava hızı 8 m/s 'ye çıkartılmıştır. Yapılan bu optimizasyonla arka yolcuya da yeterli havanın ulaştırılması sağlanmıştır. İçerideki hava akışı bu kez de taşıt iç toplam boyutu sabit tutularak, yalnızca ön koltuğun yeri değiştirilmek suretiyle yapılmıştır. Bu işlemlerden sonra, yaklaşık katsayılarla çarpılarak ideal ölçülerin hangileri olabileceği yaklaşık olarak tespit edilmiştir. XIV

Özet (Çeviri)

SUMMARY Recently, research and development of HVAC in cabs is improved a lot. The most demanding characteristic of a vehicle is thermal comfort in cabs. Thermal comfort is an important concern for occupants in an enclosed environment such as the passenger compartment of a vehicle. Thermal comfort is determined with heating, ventilation and cooling. We will especially study ventilation in this thesis. The parameters effecting HVAC (heating, ventilating and air conditionning) are classified as interior and exterior. Exterior parameters are velocity of the vehicle, air temperature outside the vehicle, direction and the velocity of the wind. Interior parameters are the air temperature and velocity at the HVAC inlets, the number and location of inlets / outlets, humidity and the quality of the air, thermo-conductive properties of the car walls, the types of the window glass. The comfort of the people depends on the air inside the vehicle which must supply some conditions. These conditions are obtained with research of the other supplies. Ventilation of a vehicle is more compliceted than a building. The heat transfer is increased according to the rate glass area and heat is increased especially in the summer. The temperature should reach the comfort level in a short time. The area inside the cab is 0.5 m2 and because of this little space, the presence of the seats and of the occupants are all factors that make difficult a good air distribution.“FLUENT”and“GAMBIT”softwares are used to determine the ventilation properties inside a cab.“FLUENT”is used for modelling flow field in cabs, determining aerodynamic properties and numerical value of the velocity, studying heat distribution and changes of pressure. For generating a numerical simulation, domain has to be divided by finite volumes. Interior cab geometry and grid network are designed with“GAMBIT”. The surface mesh is exported into“FLUENT”for determining the boundry conditions. It's posssible to solve the analysis of velocity, temperature, pressure, density and also the pipe flow in grid generated surface. xvIn a research obtained by“FLUENT”, the results indicate that both external parameters such as car velocity and outside temperature play an important role in determining of car HVAC system efficiency as much as the air velocity and temperatures inside a car. The influence of the vehicle velocity on the cabin climate decreases with increase of the velocity magnitude. Not surprisingly, both the air temperature and velocity at the inlets play an important role in determining cabin climate. The results indicate that some of negative effects, such as development of zones of low air circulation can be significantly reduced by improving inlet / outlet configuration. Particle Image Velocimetry (PIV) and Computational Fluid Dynamics (CFD) were applied to determine the velocity field due to both windshield defrosters and instrument panel registers, results from both techniques were compared at several planes. Laser Sheet Visualisation (LSV) and PIV are used to scrutinize teh fluid motion within the cabin. The locations of maximum velocity as well as the characteristics of the re-circulation regions, are correctly predicted. In this thesis, optimisation of ventilation inside a car is studied with“FLUENT”in last chapter. It's assumed that there's no passenger in the car. This study examined the airflow inside a two-dimensional car model so airflow cannot be analysied through the width of the vehicle. And there's no accuracy on the results. With the dimensions taken from Ford Escort sedan model, interior cab geometry is designed and after the generation of surface mesh, firstly air velocity and direction of the inlet vent are selected. Two inlet vents are determined, one on instrument panel and the other one in the foot area. And one outlet is placed just behind the passenger neck, on the parcel shelf. In the stage of determining velocity inlet and direction, three points are selected on the passenger body. These points are located on the face, the chest and between the knee and the foot. For the passenger comfort, the air velocity reaching the passenger must be maximum 3 m/s. Various velocity values are tested and suitable inlet velocity is determined as 6.5 m/s. Three parameters are determined; these are; the distance between the instrument panel and the front seat; front seat and rear seat and also vehicle height. By making some modifications on these parameters, effects on velocity field are observed. As these parameters are increased, the inner vehicle space is increased, too. xviHowever air velocity reaching the rear passenger is unsufficient, so another outlet vent is added on the foot area of the rear passenger. But in this case, air velocity decrease is observed, so with the same studies, air velocity at the HVAC inlet is increased to 8 m/s. By this optimisation, sufficient air has reached the passenger. Air flow is observed by keeping the inner cab space constant, just the position of the front seat is changed. Afterwards, by multiplying velocity values with some approximate coefficients, ideal parameters are established. xvn

Benzer Tezler

  1. Tez No

    644178

    Quantum shape effects

    Kuantum şekil etkileri

    ALHUN AYDIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HACI OSMAN ALTUĞ ŞİŞMAN

  2. Tez No

    897163

    Warps in astrophysical discs

    Astrofiziksel disklerde eğrilik

    ANAHITA YAVARI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Astronomi ve Uzay BilimleriEge Üniversitesi

    Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SUZAN DOĞAN

  3. Tez No

    405037

    Mechanistic modeling of drilling forces and study of residual stresses in drilling of compacted graphite iron

    Kompakt grafitli dökme demirde delik delme işleminin mekanistik modellemesi ve kalinti gerilmelerin incelenmesi

    KAVEH RAHIMZADEH BERENJI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL

  4. Tez No

    66391

    Road surface micro and macro texture influence on skid resistance

    Yol yüzeyi mikro ve makrodokusunun kayma direncine etkisi

    MURAT ERGÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1997

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİNE AĞAR

  5. Tez No

    541304

    Investigation of effect of novel technologies' implementation to future internal combustion engines

    Yeni teknolojilerin geleceğin içten yanmalı motorlarına uyarlanmasının etkilerinin incelenmesi

    ANIL ALAGÖZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN

Geri Dön