Asansörlerde havalandırma menfezlerinin yerinin KOVİD-19 ve benzeri virüs içeren partiküllerin yayılımına etkisinin deneysel ve nümerik incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of the location of ventilation air-vent in elevators on the spread of particles containing COVID-19 and similar viruses
- Tez No: 920759
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZEYNEL ABBİDİN FIRATOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
KOVİD-19 pandemi sürecinde, kayıtlara geçtiği günden bu yana yaklaşık 530 milyon vaka sayısı ve 6.3 milyon insanın hayatını kaybetmesi gerek sağlık gerekse psikolojik açıdan insanlar üzerinde çok büyük olumsuz etkileri olmuştur. Bu etkiler yanında ekonomik açıdan birçok sanayi ve fabrika kısıtlamalar nedeniyle kapandığı için ekonomik düzen kötüye gitmiştir. Özellikle çocuk ve ergen bireylerde obezite ve ruh sağlığını olumsuz etkilediğine yönelik saptamalar diğer önemli olumsuzluklardır. Bu olumsuzluklar dikkate alınarak son yıllarda yürütülen birçok çalışmada; özellikle kapalı alanlarda KOVİD-19 benzeri virüslerin, çoğunlukla yüzeylere temas ile değil hava yolu ile daha hızlı bir şekilde yayıldığı tespit edilmiştir. Bundan dolayı KOVİD-19 benzeri bulaşıcılığının ne tür uygulamalarla azaltılabileceği, havalandırma sistemlerinin nasıl optimize edilerek dizayn edileceği ve virüsün solunum damlacıkları ile bulaşma mekanizmaları incelenmesi hem günümüzdeki hem de gelecekteki pandemilerin etkilerini azaltmak açısından kritik bir öneme sahiptir. Günümüzde araştırmacılar, virüsün özellikle kapalı alanlarda hava yolu yayılmasını önlemeye yönelik pasif yöntemler geliştirme üzerine yoğunlaşmıştır. Asansörler, kişilerin arasındaki mesafeyi kontrol edemediği ve enfekte veya enfekte olmayan her yaşta kişinin kullanma olasılığı olduğundan, KOVİD-19 benzeri virüslerin bulaşma riski en yüksek alanlardır. Buna yönelik olarak yürütülecek çalışmalarda, yani virüs yayılımı açısından optimal havalandırma stratejilerini belirlemedeki en büyük zorluk direkt, virüsle çalışmanın mümkün olmamasıdır. Bu zorluğu aşmanın günümüzde en pratik yöntemi; deneysel veriler ile süreçleri doğrulanmış CFD simülasyonlardır. Bu tez çalışmasında referans alınan bir hastane asansöründe enfekte kişinin üç konumunun her biri için beş senaryoda toplamda, 15 durum için virüs içeren partiküllerin asansör içerisinde yayılımı CFD simülasyonları ile araştırılmıştır. İlk etapta referans alınan hastane asansörünün ¼ ölçeğinde geometrik ve dinamik benzerlik çerçevesinde prototipi imal edilmiştir. Prototipler üzerinde; (i) hava çıkış menfezlerinin tavanda olduğu mevcut durum (I-Senaryo), (ii) hava çıkış menfezinin arka yüzeyde (x/w=0, y/L=1, z/h=0.153) olduğu (II- Senaryo), (iii) hava çıkış menfezlerinin yan yüzeylerin arka tarafında (x/w=±0.5, y/L=0.866, z/h=0.11) olduğu (III-Senaryo), (iv) hava çıkış menfezlerinin yan yüzeylerin orta tarafında (x/w=±0.5 y/L=0.5, z/h=0.11) olduğu (IV-Senaryo) ve (v) hava çıkış menfezlerinin yan yüzeylerin ön tarafında (x/w=±0.5, y/L=0.134, z/h=0.11) olduğu (V-Senaryo) şeklindeki beş farklı senaryo için hava çıkış menfezlerinde ve dokuz dikey eksende akış hız ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonraki aşamada ölçümler ile aynı sınır koşullarında simülasyonlar yürütülerek CFD simülasyon süreçleri, ölçümler ile doğrulanmıştır. Son aşmada ise yukarıda sözü edilen 15 durum için simülasyonlar yürütülmüştür. Tüm simülasyon süreçlerinde açık kodlu ücretsiz yazılımlar (FreeCAD, Salome, OpenFOAM v.b.), kullanılmıştır. Yürütülen çalışmalarda, tüm senaryolarda akış alanını kaplayan iki simetrik vorteks sistemi gözlemlenmiştir. Günümüzdeki asansörlerde yaygın uygulanan havalandırma sistemlerinin (I-Senaryo) virüs içeren partiküllerin tüm asansör boyunca yayılmasına neden olduğu gözlemlenmiştir. Bu olumsuzluğun, hava çıkış menfezlerinin yerlerinin değiştirilmesi şeklindeki bir pasif akış yöntemiyle, giderilebileceği tespit edilmiştir. Tez kapsamında yürütülen çalışmalarda enfekte kişinin y/L=0.88 ve 0.5 konumları için virüsün yayılımı açısından en iyi hava çıkış menfezi konumunun x/w=±0.5, y/L=0.866, z/h=0.11 noktalarında (III-Senaryo) yan yüzeyler üzerinde iki simetrik menfez olduğu saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
During the COVID-19 pandemic, the number of approximately 530 million cases and the loss of 6.3 million lives since the day it was recorded have had very negative effects on people in terms of both health and psychology. In addition to these effects, the economic order has deteriorated as many industries and factories have been closed due to restrictions. Obesity and the negative effects on mental health, especially in children and adolescents, are other important negativities. Considering these negativities, many studies conducted in recent years have determined that COVID-19-like viruses, especially in closed areas, spread more quickly through the air rather than by contact with surfaces. Therefore, what kind of practices can be used to reduce COVID-19-like contagion, how ventilation systems can be optimized and designed, and examining the mechanisms of transmission of the virus through respiratory droplets are of critical importance in terms of reducing the effects of both current and future pandemics. Today, researchers have focused on developing passive methods to prevent the spread of the virus, especially in closed areas, through the air. Elevators are the areas with the highest risk of transmission of COVID-19-like viruses, as they cannot control the distance between people and are likely to be used by people of all ages, infected or not. In studies to be conducted on this, the biggest challenge in determining optimal ventilation strategies in terms of virus spread is that it is not possible to work directly with the virus. The most practical method to overcome this difficulty today is CFD simulations with processes verified with experimental data. In this thesis, the spread of virus-containing particles in a hospital elevator, which is taken as a reference, was investigated with CFD simulations for a total of 15 situations in five scenarios for each of the three positions of the infected person. In the first stage, a prototype of the reference hospital elevator was manufactured at a ¼ scale within the framework of geometric and dynamic similarity. On the prototypes; (i) the current situation where the air outlet vents are on the ceiling (I-Scenario), (ii) the air outlet vent is on the rear surface (x/w=0, y/L=1, z/h=0.153) (II-Scenario), (iii) the air outlet vents are on the back side of the side surfaces (x/w=±0.5, y/L=0.866, z/h=0.11) (III-Scenario), (iv) the air outlet vents are in the middle side of the side surfaces (x/w=±0.5 y/L=0.5, z/h=0.11) (IV-Scenario) and (v) the air outlet vents are in the front side of the side surfaces (x/w=±0.5, y/L=0.134, z/h=0.11) (V-Scenario) air outlet vents and flow velocity measurements were performed on nine vertical axes. In the next stage, simulations were conducted under the same boundary conditions as the measurements and the CFD simulation processes were verified with the measurements. In the final stage, simulations were conducted for the 15 cases mentioned above. Open-source free software (FreeCAD, Salome, OpenFOAM etc.) were used in all simulation processes. In the studies conducted, two symmetrical vortex systems covering the flow area were observed in all scenarios. It was observed that the ventilation systems commonly used in today's elevators (I-Scenario) caused the spread of virus-containing particles throughout the entire elevator. It was determined that this negativity could be eliminated by a passive flow method in the form of changing the location of the air outlet vents. In the studies carried out within the scope of the thesis, it was determined that the best air outlet vent location in terms of spreading the virus for the infected person's y/L=0.88 and 0.5 positions was two symmetrical vents on the side surfaces at x/w=±0.5, y/L=0.866, z/h=0.11 points (III-Scenario).
Benzer Tezler
- Evaluation of the effects of service core reduction on tall building structures
Yüksek binalarda servis çekirdeğindeki küçülmenin değerlendirilmesi
BESTE FAKIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
MimarlıkOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR ÖZER AY
- Yüksek katlı binalarda enerji etüdü, verimlilik arttırıcı yöntemler ve ekonomik analiz
Energy audit, productivity increasing methods and economical analysis of high storey buildings
GÜLÜŞAN YOLCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HANDAN ÇUBUK
- Havalimanında sunulan hizmetlerin engelli yolcular tarafından değerlendirilmesi: Ankara Esenboğa Havalimanı örneği
The evaluation of the services given at airports by handicapped passangers: The model of Ankara Esenboğa Airport
RUKİYE NUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Sivil HavacılıkNevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. NEŞE ACAR
- Asansörlerde kabin kılavuz ray konsollarının sismik bölgeler için tasarımı, modellenmesi ve analizi
Design, modeling and analysis of elevator car guide rail brackets for seismic regions
ABDÜL MELİK SANCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK
- Asansörlerde halat ömrünü etkileyen parametrelerin ve yeni nesil asansörlerin incelenmesi
Investigation of parameters affecting to the stell wire rope lifetime in elevators and new generation of elevators
CAN FİLİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiBeykent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN SİMAV