Radiative-convective model for one-dimensional longwave clear sky atmosphere
Bir boyutlu, uzun dalga, bulutsuz hava koşulu için ışınım-taşınım modeli
- Tez No: 176805
- Danışmanlar: PROF. DR. NEVİN SELÇUK, YRD. DOÇ. GÖRKEM KÜLAH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 169
Özet
İklim modelleri, geçmiş iklim değişikliklerini ve geleceğe ait tahminlerde kullanılan birincil araçlardır. Atmosferik ışınım bu modellerin ana öğesidir. Atmosferin doğru modellenmesi ortamın ışınım özelliklerinin güvenilir değerlendirilmesini ve atmosferik modellerin zamana bağlı çok boyutlu problemi tanımlayan denklemlerle birlikte ışınım ısı transfer denkleminin doğru çözülmesini gerektirmektedir. Atmosfer ve ışınım modellerinin denklemlerinin eş zamanlı çözülmesindeki güçlük nedeniyle, ışınım denklemi, atmosferik model denklemlerinin çözümleri konsantrasyon, sıcaklık gibi girdileri sağladığı zaman çözülür. Genellikle, korunum denklemlerinin zaman aralığı 10-30 dakikadır ancak ışınım ısı transfer denklemi sadece 1-3 saatte bir çözülür. Lakin, ara dönemdeki zamanda ışınım akılarının sabit tutulmasından dolayı hata olmaktadır. Bu problemin üstesinden gelinmesi için, atmosfer ve ışınım model denklemlerinin eş zamanlı çözülmesi gerekmektedir. Bu amaçla, geniş bantlı bağdaşık-k ile belirli yönler yönteminin çizgiler metoduyla çözümüne dayalı ışınım modeli ile ışınım-taşınım modeli geliştirilmiştir. Bunu sağlamak için, önceden geliştirilmiş olan geniş bantlı bağdaşık-k ile belirli yönler yönteminin çizgiler metoduyla çözüm modeli bir boyutlu, uzun dalga, bulutsuz hava koşuluna uyarlanmıştır ve modelin öngörme doğrululuğu ve bilgisayar zamanı açısından verimi LBLRTM'in çözümleriyle karşılaştırılarak test problemi üzerinde değerlendirilmiştir. Daha sonra ışınım kodu ışınım-taşınım modeliyle birleştirilmiştir ve bu modelin öngörme doğruluğu çeşitli birleşme aralıkları için incelenmiştir. Karşılaştırmalar, birleştirme aralığı arttığı zaman, modelin hesaplama zamanı azalmasına rağmen, öngörülen sıcaklık profili ışınım-taşınım modelinin ve ışınım modelinin denklemlerinin eş zamanlı çözülmesinden elde edilenden saptığını; ve ışınım-taşınım modeli ile ışınım modelinin arasındaki birleştirme aralığı 2 saatten 10 saate çıkarıldığı zaman, sıcaklıktaki yüzde hataların bir büyüklük kertesi kadar arttığını göstermiştir. Bu nedenle, ışınım modelinin denklemleri iklim modellerinin denklemleriyle eş zamanlı çözülmesi gerektiği sonucuna varılabilir.Bu çalışmada kullanılan ışınım kodunun değerlendirmesi sonucu bu kodun doğru ve bilgisayar zamanı açısından verimli çözümler sağladığı ve ışınım ısı transfer denklemiyle problemi tanımlayan denklemlerin eş zamanlı çözümü için iklim modelleriyle ile birlikte güvenle kullanılabileceği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Climate models are the primary tools used for understanding past climate variations and for future projections. The atmospheric radiation is the key component of these models. Accurate modeling of atmosphere necessitates reliable evaluation of the medium radiative properties and accurate solution of the radiative transfer equation in conjunction with the time-dependent multi-dimensional governing equations of atmospheric models. Due to difficulty in solving the equations of atmospheric and radiation models simultaneously, radiation equations have been solved when input data such as concentration, temperature etc. were made available upon solution of equations of atmospheric models. Generally, time step of conservation equations are 10-30 minutes but radiative transfer equation is called only once every 1-3 hours. However, there is inaccuracy due to the fixed radiation fluxes over the intervening time steps. To overcome this problem, the equations of atmospheric and radiation models have to be solved simultaneously and the solution methods have to be compatible. For this purpose, a radiative-convective model with radiation model based on method of lines (MOL) solution of discrete ordinate method (DOM) with wide band correlated-k (WBCK) was developed. To achieve this objective, a previously developed MOL solution of DOM with WBCK model was adapted to 1-D longwave clear sky atmosphere and its predictive accuracy and computational efficiency was examined on the test problem by using benchmark solution obtained from Line-by-line Radiative Transfer Model (LBLRTM). The radiation code was then coupled with radiative-convective model and the predictive accuracy of this model was examined for several coupling intervals. Comparisons reveal that as coupling interval increases, although the computation time of the model decreases, the predicted temperature profiles diverge from the one obtained when equations of radiative-convective model and the radiation model are solved simultaneously and percentage relative error in temperature increases an order of magnitude when coupling time between radiative-convective model and the radiation model increases from 2 to 10 hours. Therefore, it can be concluded that the equations of the radiation model have to be solved simultaneously with the equations of the climate model.Overall evaluation of the performance of the radiation model used in this study points out that it provides accurate and computationally efficient solutions and can be used with confidence in conjunction with the climate models for simultaneous solution of governing equations with radiation transfer equation.
Benzer Tezler
- Radiative-convective model for one-dimensional cloudy sky atmosphere
Bir boyutlu, bulutlu atmosfer için ışınım-taşınım modeli
MEHMET YUSUF KAPTAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. NEVİN SELÇUK
YRD. DOÇ. DR. GÖRKEM KÜLAH
- Bina temeli altı toprak ısı değiştiricisindeki ısı transferinin incelenmesi
The investigation of heat transfer in ground heat exchangers under building foundation
NURULLAH KAYACI
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN DEMİR
PROF. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ