Numerical solution of two-dimensional phase change problem involving natural convection
Doğal taşınım içeren iki boyutlu faz değişim probleminin sayısal çözümü
- Tez No: 491074
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MEHMET AKİF EZAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Bu çalışmada, iki farklı doğal taşınım probleminin sayısal çözümü üzerinde durulmuştur. İlk problem, iki boyutlu bir kavite içindeki zamana bağlı ısı transferi sürecini göstermektedir. Sayısal model, C++ programlama dili kullanılarak kontrol hacimleri yaklaşımı ile oluşturulmuştur. Geliştirilen kodun doğruluğunu saptamak için sayısal analiz sonuçları ve literatürdeki deneysel hız ölçümleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca, çeşitli en-boy oranları ve farklı ısıl sınır koşulları altında yerel ve ortalama Nusselt sayılarının zamana bağlı değişimleri gösterilmiştir. Sıcaklık ve hız dağılımlarının farklı sınır koşulları ile etkileşimleri de incelenmiştir. Diğer problem ise, iki boyutlu kare kavite içerisinde dondurulan suyun zamana bağlı ısı transferi sürecini içermektedir. Faz değişim malzemesi olarak su kullanılmıştır ve sayısal model, kontrol hacimleri yaklaşımı ile C++ kullanılarak oluşturulmuştur. Hesaplamaları hızlandırmak için sayısal koda CUT (Consistent Update Technique) algoritması uygulanmıştır. Hızın düşey bileşeninde boylu boyunca oluşan dalgalanmalar, literatürdeki deneysel ölçümlerle karşılaştırılarak sayısal kodun doğruluğu ispatlanmıştır. Yanlardan, alttan ve üstten olmak üzere dört farklı katılaşma senaryosu ile çalışılmıştır. Aynı sınır koşulları altında, iletim ve taşınımın baskın olduğu durumlar karşılaştırılarak doğal taşınımın faz değişim sürecine etkisi incelenmiştir. Duvarların ısıl iletkenliği ve ısı transfer katsayıları değiştirilerek genel ısı transferi katsayısının sürece etkisi gözlemlenmiştir. Faz değişimi boyunca iletim ve taşınımın baskın olduğu durumlar arasındaki farkın anlaşılması için ise, belli zamanlardaki akış çizgileri ve izoterm eğrileri gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
This study mainly focuses on the numerical solution of two different types of natural convection problems. The first problem indicates the transient heat transfer process inside a two-dimensional cavity. The numerical model has been created with a control volume approach by using C++. In order to determine the accuracy of the numerical code, comparisons are made with the results of the numerical analyses and experimental velocity measurements from the literature. After that, the time-dependent variations of local and average Nusselt numbers have been revealed for various aspect ratios and different thermal boundary conditions of the cavity. The interaction of temperature and velocity distributions by different boundary conditions has been examined. The other problem includes the transient heat transfer process of freezing of water inside a two-dimensional square cavity. Water is used as a phase-change medium, and the numerical model has been created with control volume approach by using C++. To be able to accelerate the numerical calculations, CUT (Consistent Update Technique) algorithm is implemented in the numerical code. Spanwise variations of the vertical component of the velocity are represented in comparison with the experimental measurements from the literature at various vertical positions to examine the accuracy of the numerical scheme. Four different solidification scenarios are tested by cooling from the side, bottom and top walls. The influence of natural convection during the process is considered by comparing the conduction and convection dominated solidification under the same boundary conditions. The effect of overall heat transfer coefficient is also examined by various convective heat transfer coefficients of the wall and thermal conductivities of the wall material. The streamlines and isotherms are also represented to understand the differences between the conduction and convection driven phase change processes.
Benzer Tezler
- Polietilen doğalgaz borularının elektrofüzyon yöntemiyle birleştirilmesinin ısıl analizinin teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Thermal analysis of electrofusion joining in polyethylene gas pipes
ERDOĞAN TOZAN
Doktora
Türkçe
2002
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT TUNÇ
- Bir nükleer kaza sonrası doğal taşınım ile ısı çekiminin sayısal olarak incelenmesi
A Numerical study on the post-accident heat removal with convction in nuclear reactors
Y.TUBA ERDEM
- Zemin mühendisliğinde gerilme şekil değiştirme davranışının sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi
Stress-strain analysis by finite element method in geotechnical engineering
ELİF YILMAZ
- Kazı ve kazık problemlerinin sonlu elemanlar metodu yardımı ile çözümü
Solution of excavation and piles problems using by finite element method
BÜLENT AYDIN
- Çok ölçütlü sorun çözümüne yönelik bir bütünleşik karar destek modeli
Integrated decision aid model for multiattribute problem solving
YUSUF İLKER TOPÇU
Doktora
Türkçe
2000
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. FÜSUN ÜLENGİN