Upload
aykutartac
View
97
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Turkish Fluent Notes
Citation preview
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ansys Fluent 12.1de Ak ve Is Transferi
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
nsz
ukurova niversitesi Makina Mhendislii Termodinamik Anabilim Dalnda, "Numerical calculation
of heat transfer and pressure drop in axially finned inline and staggered tube bank heat exchangers"
konulu Doktora tezi zerinde Do. Dr. Alper YILMAZ ile almaktaym.
Tezimde Ansys Fluent 12.1 programn kullanyorum. Bu almam kapsamnda aadaki 4 konu
incelenmitir.
1- Dzgn Dalml Is reten Bir Boyutlu Duvarn Zamana Bal Isl Analizi 2- Silindir zerinde Inviscid Akta Hz Profilinin ANSYS ile Analizi 3- Silindir zerinde Ak ve Is Transferinin ANSYS ile Analizi 4- Dz Levha zerinde Ak ve Is Transferinin ANSYS ile Analizi
Ansys Fluent 12.1de ak ve s transferini renmek isteyenler iin hazrlam olduum bu almam
faydal olacaktr inaAllah.
Ayrca gelitirmekte olduumuz www.teknikbelgeler.com sitesine katkda bulunmanz temenni
ederim.
Muhammet Nasf KURU Mak. Mh.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
1- Bir Duvarda letim ile Is Geiinin ANSYS ile Analizi :
Problem Tanm ( Incropera Ornek 2.2) :
1 m kalnlndaki bir duvarda belirli bir andaki scaklk dalm
() = + +
olarak verilmektedir. a = 900 C, b = -300 C/m, c = -50 C/ iken T derece Celcius ve x metre
olmaktadr. zelikleri = 1600 /, = 40
, = 4
olan duvarn 10 lik
blmnde = 1000
dzgn dalml bir s retimi vardr.
1. Duvara birim zamanda giren (, x=0) ve kan ( , x=1 m) sy belirleyin. 2. Duvarda depo edilen enerjinin zamanla deiimini bulun (). 3. x=0.025 ve 0.5 m de scakln zamanla deiimini hesaplayn.
ekil 1 : Problemin Tanm
1. Problemin Analitik zm :
Kabuller : x ynnde bir boyutlu iletim, sabit zelikli homojen ortam, duvar iinde dzgn dalml s
retimi,(
).
1. Herhangi bir noktada iletilen s Fourier yasasn kullanarak bulunabilir.
= (0) =
= ( + 2) = = 300
40
10
= 120
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
= () =
= ( + 2) = ( + 2)
= 300
+ 250
1 40
10
= 160
2. Duvarda depolanan enerjinin zamanla deiimi , duvara enerji dengesi uygulanarak belirlenebilir.
+ =
= +
= 120 + 1000
101 160
= 30
3. Ortamdaki herhangi bir noktada scakln zamanla deiimi, s denkleminden belirlenebilir.
+
+
+
=1
=
, sl yaylm katsaysdr. Is denklemi, sadece x ynnde uygulanrsa, aadaki gibi
sadeletirilir.
=
+
Verilen scaklk dalmndan,
=
(
)=
( + 2) = 2 = 2 50
= 100
Bu trev ortam iinde her noktada ayndr ve scakln zamanla deiiminin konumdan
bamsz olduu anlalr.
=
40
1600 4
100
+
1000
1600 4
= 6.2510 C/s + 1.56 10 C/s = -4.69 10 C/s
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
2. Problemin Ansysde Geici Rejimde Isl Analizi:
Ansys Workbench program altrlr, Transient Thermal (Ansys) analiz sistemi, proje emasna
srklenir braklr. Analiz ad olarak "Bir Boyutlu letimle Is Geii" girilir.
1- Duvar Blounun zeliklerinin Girilmesi :
Engineering Data sekmesi ift tklanr. Bu blmde duvar blounun s geii incelemesi iin, geici
rejimde gerekli olan zelikleri tanmlanacaktr. Bunlar duvarn younluu (), s iletim katsays () ve zgl ssdr () .
Gelen pencerede Click here to add a new material ksmna, Duvar Blou yazlr ve Entera baslr.
Workbenchin yan tarafndaki ara ubuu Toolbox penceresinden srasyla Density (younluk),
Isotropic Thermal Conductivity (izotropik sl iletkenlii) ve Specific Heate (zgl s) ift tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Bunun sonucunda aadaki ekil elde edilir.
Burada Value (Deer) ile ilgili ksma problemin tanmndaki deerler girilmelidir.
Son olarak deerlerini girdiimiz duvar blounun, modelimiz iin Default kat malzeme olmasn
salamalyz. Bunun iin Duvar Blou sa tklanr ve Default Solid Material For Model seilir.
Return to Project tklanarak, proje emasna dnlr.
2- Geometrinin oluturulmas :
Analiz tipi olarak 2 boyutta alacamz iin, 2D seilir ve Geometry sekmesine ift tklanr. Gelen
pencerede Meter l birimi seilir ve OKa tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Tree Outline sekmesinde XY Plane seilir, yine ayn pencerede Sketching sekmesi seilir.
Grafik ekrannda ise +Z yn tklanarak, XY Planee n taraftan baklr.
Y ekseniyle Coincident (akk) olacak biimde Rectangle izilir.
Sketching Toolboxesdan Dimensions sekmesi seilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ve aadaki gibi llendirme yaplr.
Burada Duvar Blou, 1m kalnlnda, 20 m boyunda ve 1m derinliktedir.
Sketching Toolboxesdan Draw sekmesi tklanr. New Sketch simgesi ( ) tklanarak Sketch2
oluturulur. 10 lik alanda s retimi olduu iin inceleme Sketch2de yaplacaktr.
Dikdrtgen ierisinde aadaki gibi dikdrtgen izilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Dimensions sekmesinden nce Vertical (V6 st taraftaki yatay iki izgi seilmelidir) sonrada General
tklanarak aadaki gibi llendirme yaplr. Burada Duvar Blou, 1m kalnlnda, 10 m boyunda ve
1m derinliktedir.
Sketch1 ve Sketch2 oluturulmutur, imdi Sketch1den yzey oluturulacak ve daha sonra
Sketch2den oluturulan izgiler, Sketch1in zerine izdrlecektir.
st menden Concept -> Surfaces from Sketches tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Sketch1, Base object (temel nesne) olarak seilir ve Applya baslr. Generatee (Mende) tklanarak
yzey oluturulur.
Concept -> Lines from Sketches tklanr. Base objects olarak Sketch2 seilir, Applya ve daha sonra
Generatee tklanr. Oluan izgiler aadaki gibi grnm verir.
Tools -> Projection ile Line1, SurfaceSk1in zerine izdrlecektir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Details of Projection1da Edges ksmna Sketch2deki izgiler seilir (Seilen izgiler yeile boyanr.).
Ctrle basl tutularak seim yaplr. Kk olan kenarlarn seimi iin, sol alt kede seim yaplr.
Apply tuuna baslr
Target ksmna ise Grafik ekrannda SurfaceSk1 seilir (Seilen yzey yeile boyanr.) ve Apply tuuna
baslr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Generate tuuna baslarak, zdm ilemi bitirilir.
Menuden Save tuuna baslr ve Design Geometry penceresi kapatlr.
3- Modelin Oluturulmas :
Proje emasndan, Modele ift tklanr.
Outline (zet) ksmnda, Meshe sa tklanr ve Generate Mesh seilir.
Oluan Mesh aadaki gibidir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Mapped Face Meshing kullanlarak Fluent'te yapsal (structured) mesh elde edilir. Bu yapsal rg
dzenli desenleri oluturmay salar. Meshe sa tklanr, Insert -> Mapped Face Meshing seilir.
Ctrl tuu basl tutularak, para dikdrtgen yzey Geometry olarak seilir ve Applya baslr.
Menden Updatee baslarak, elde edilen dzenli desenler aadaki gibidir.
Daha iyi Mesh yaps elde etmek iin, var olan Meshimizde eleman uzunluunu belirteceiz. Meshe
sa tklanr ve Insert -> Sizing seilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ctrl tuu basl tutularak, para dikdrtgen yzey Geometry olarak seilir ve Applya baslr.
Element Size olarak 0,1m girilir.
Menden Updatee baslarak, elde edilen yeni Mesh yaps aadaki gibidir.
Mesh yapmz belirledikten sonra imdi Problemimiz ile ilgili snr koullarn modelimize tantacaz.
Bunun iin, Outlinedan Transient Thermal seilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
st Menden Temperaturea tklanr.
Ctrl tuu basl tutularak, para dikdrtgen yzey Geometry olarak seilir ve Applya baslr. Seilen
Geometry, krmzya boyanr.
Details of Temperature penceresinde Magnitude ksmna Function seilir.
Gelen hata ekrannda Tamama tklanr. Bu hata mesaj formulasyon girilince ortadan kalkacaktr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemdeki scaklk dalm belirli bir an iin verilmiti, analitik zmden scakln zamanla azald
anlalmaktadr. Dolaysyla () = + + in (, ) biiminde ifadesinin oluturulmas gerekir. Scaklk dalmnn zamanla deiiminin dorusal olduu (, ) fonksiyonu aadaki biimde tretilir.
= 4.6910C/s
= 4.6910
= 4.6910( )
= 4.6910( )
= + + , = 0, = (, ) , =
(, ) = + + 4.6910
Magnitude ksmna problemin tanmnda verilen, scaklk dalmnn zamanla deiimini de ieren
fonksiyonu (900 300 * x 50 * x * x time * 4,69e-4) girilir.
imdi, s retimini = 1000
modelimize tantacaz. st Menden Heat -> Internal Heat
Generation seilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Geometry ksmna Surface Body seilir ve Magnitudee ise 1000
deeri girilir.
imdi geici rejimde ne kadar srede analiz yaplaca Modelimize tantlacaktr. Bunun iin Transient
Thermaln altnda Analysis Settings tklanr.
Details of Analysis Settings ksmnda, Number of Stepse 50 deeri girilir. Bu 50 saniye boyunca
Modelimizin zerinde analiz yaplacan gsterir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemin zm sonucunda istediimiz deerleri Modelimize tantacaz. Bunun iin Solution
sekmesi tklanr.
Ve st mende, istediimiz deerleri modelimize tantacamz, pencere belirir.
ncelikle Thermal -> Total Heat Fluxn sistemimize eklenmesi gerekir. Problemimizde enerji
korunumu ilkesine gre, toplam s aksnn 0 gelmesi kontrol edilecektir.
Probe (lm ucu)ndan Heat Flux (Is Aks) seilir.
Geometry olarak, Edge Selection Filter (Kenar Seici) kullanlarak, kk dikdrtgenin sol kenar
seilir ve Applya baslr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Sonucun hangi eksende istendii ise Result Selectiondan X axis seilerek belirtilir.
Heat flux probe sa tklanr, Rename seilir ve q_inlet olarak yeniden adlandrlr.
ktaki s aks iin ise (q_outlet), Probe (lm ucu)ndan Heat Flux (Is Aks) seilir. Geometri
olarak kk dikdrtgenin sa kenar seilir ve Applya baslr. Result Selectiondan X axis seilir ve
q_outlet olarak yeniden adlandrma yaplr.
Son olarak Modelimizin 50 sn sonundaki scaklk deerlerini grntlemek iin, Thermal ->
Temperature seilir.
Modelimizin zm iin st menden Solve tklanr.
Problemin tanmnda istenen deerlere tekrar dnlecek olursa,
1. Duvara birim zamanda giren (, x=0) ve kan ( , x=1 m) sy belirleyin. 2. Duvarda depo edilen enerjinin zamanla deiimini bulun (). 3. x=0.025 ve 0.5 m de scakln zamanla deiimini hesaplayn.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Duvara birim zamanda giren (, x=0) ve kan ( , x=1 m) sy belirleyin.
Sol alt kede Solution sekmesinin altnda q_inlet tklanr.
Analiz ekrannn sa alt kesinde Tabular Data penceresinden " = 12000
olduu
grlmektedir.
Burada q_inlet duvara birim zamanda giren s aksn gstermektedir.
= " = 12000
10 = 120000 = 120
Benzer uygulama, Solution sekmesinin altnda q_outlet iinde yaplrsa " = 16000
olduu
grlmektedir ve = 160dr.
Duvarda depo edilen enerjinin zamanla deiimini bulun ().
Duvarda depolanan enerjinin zamanla deiimi , duvara enerji dengesi uygulanarak
belirlenebilir.
+ =
= +
= 120 + 1000
101 160
= 30
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
x=0.025 ve 0.5 m de scakln zamanla deiimini hesaplayn.
Scakln zamanla deiimi (
= 4.6910C/s ) konumdan bamszdr. 50 sn sren analiz
sonucunda Modelimizin scaklk dalm aadaki ekrandan grlmektedir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
2- Silindir zerinde Inviscid Akta Hz Profilinin ANSYS ile Analizi :
Problem Tanm :
Yarap a = 0.25m olan silindir zerinden hz = 1.0
olan hava geirilmektedir. Akn
sktrlamaz (incompressible), kararl (steady), girdapsz (irrotational) ve Vizkozitesiz (Inviscid)
olduunu varsayarak orta ksmdaki hz profilini Fluentde izdiriniz ve Analitik zmle karlatrnz.
ekil 1 : Problemin Tanm
1. Problemin Analitik zm :
Analitik (kesin) zmler, genel olarak, faydaldr ve baz spesifik sistemlerin davrannn
anlalmasnda mkemmel rol oynarlar. Ancak, snrl sayda problem iin zm sunabilirler. Genel
olarak, dorusal olarak ele alnabilecek, ya da basit bir geometri ile tanmlanabilecek, ya da dk
boyutlu problemler iin uygundurlar. Fakat, gnlk hayat problemleri karmak, dorusal olmayan ve
yksek boyutlu geometri ve davrana sahiptirler. Burada, silindir zerindeki ak iin analitik
bantlar karlacaktr.
Silindirik koordinat sisteminde ktlenin korunumu yazlrsa,
+1
( )
+1
( )
+( )
= 0(1)
dr. Akm daimi (steady) ise
= 0 dr ve (1) denklemi
1
( )
+1
( )
+( )
= 0(2)
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
halini alr.
Hareketi takiben bir akkan partiklnn zgl ktlesi deimiyorsa bu akkana sktrlamayan
(incompressible) akkan denir ve = dir. (2) denkleminden,
1
( )
+1
( )
+( )
= 0(3)
dir. Dzlemsel hareket konumunda = (, ) eklinde bir akm fonksiyonu (stream function) tanmlamak mmkndr. Bu artlarda (3) denklemi,
1
( )
+1
( )
= 0(4)
olur. (4) denklemini salayan hz alan, = (, ) akm fonksiyonuna bal olarak:
=1
, =
(5)
eklinde tanmlanr.
Bir akkan akmnda dzlemdeki girdap vektrn ile gsterecek olursak:
=
=
=
e
r
=
e
r
(6)
eklinde tanmlanr. Silindir zerindeki akta, hareketin girdapsz olmas halinde = 0 olur. Burada ilemi, bir vektr alanndaki bir nokta etrafndaki dnme meylini ler.
=
+1
+
1
= 0(7)
Amacmz Denklem (7)yi zmektir, daha sonra hz alan bulunacaktr. Denklem (7)nin ayrlabilir
zmn bulabiliriz. Bunun iin
(, ) = ()()(8)
formunda olduu kabul edilirse, Denklem (7),
" +1
+
1
" = 0
" +1
+
" = 0
" +1
=
"
(9)
halini alr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Denklem (9)un sol taraf rnin fonksiyonu ve sa taraf nn fonksiyonudur. Bunlarn birbirine eit
olabilmesi iin iki tarafnda sabit olmas gerekir. Bu sabiti denklem (9)da eklinde belirtecek olursak,
(" +
1
) =
"
= (10)
elde edilir. Denklem(10)u iki ayr denklem eklinde yazacak olursak,
" +1
= 0(11)
" + = 0(12)
Denklem (11) ve (12)nin (birinci mertebeden diferansiyel denklemlerin) 0 iin zmleri,
() = + (13)
() = cos + sin(14)
(, )a, da sreklidir. = olmak zere,
(, ) = (, + 2)(15)
Denklem (7)nin genel 2 periodic zm,
(, ) = ( + )( cos + sin )
(16)
dir. Silindir zerindeki ak iin iki adet snr koulumuz vardr.
(1) r = da ak yataydr. Bu durumda, Kartezyen koordinat sisteminde
=(,)
(,)
= U + 0
eklinde ifade edilir. Buradan, = = sin (17)
dr.
(2) Silindir yzeyinden akkan geemez. Bu aadaki biimde ifade edilir:
= 0(18)
Bizim amacmz Denklem (16)y, snr koullarna bal olarak (Denklem 17-18) zmektir. Denklem
(16) n=1 iin alrsa,
(, ) = ( +)( cos + sin)
+( + )( cos + sin )
(19)
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Snr koulu (17), Denklem(19)a uygulanrsa,
=
= 0
= = 0, 2
Bylece Denklem (19),
(, ) = ( +) sin
(, ) = sin + sin
(, ) = sin +
sin
(, ) = +1
sin (20)
halini alr. Snr koulu (18), Denklem(20)ye uygulanrsa,
= +1
cos
= +1
cos = 0
=
Bylece Denklem(16) zlr ve Denklem (21),
(, ) =
sin (21)
halini alr. Bu dzlemsel polar koordinatdaki Denklem (21) ifadesi, kartezyen koordinatda ifade
edilecek olursa:
(, ) = 1
+ (22)
Buna bal olarak kartezyen koordinatda hz alan aadaki biimde elde edilir.
=(, )
y= 1
cos 2(23)
= (, )
x=
sin2(24)
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
ekil 2: Silindir zerindeki akta, = 90 iin hz profili ve = 0 iin durma (stagnation) noktalar
2. Problemin Ansys Fluentde Analizi:
Ansys Workbench program altrlr, Fluid Flow (FLUENT) analiz sistemi, proje emasna srklenir
braklr. Analiz ad olarak "Silindir zerinden Inviscid Ak" girilir.
1- Geometrinin oluturulmas :
Analiz tipi olarak 2 boyutta alacamz iin, 2D seilir ve Geometry sekmesine ift tklanr. Gelen
pencerede Meter l birimi seilir ve OKa tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Tree Outline sekmesinde XY Plane seilir, yine ayn pencerede Sketching sekmesi seilir.
Grafik ekrannda ise +Z yn tklanarak, XY Planee n taraftan baklr.
Orijinde (P harfinin grnmesi gerekir.) ember izilir.
Daha sonra merkezdeki emberi iine alacak biimde dikdrtgen izilir.
Sketching Toolboxesdan Dimensions sekmesi seilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ve aadaki gibi llendirme yaplr. Eksenler aras mesafe iin Horizontal ve Vertical kullanlr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
kullanlarak X ekseninde emberi ve dikdrtgeni kapsayacak biimde yatay izgi izilir.
Sketching Toolboxesdan Modify sekmesi seilir ve kullanlarak aadaki ekil elde edilir.
Fluentte problemin zmnde simetri zellii kullanlacaktr bylece eleman saymz azaltlmtr.
Sketch1den yzey oluturmak iin, st menden Concept -> Surfaces from Sketches tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Sketch1, Base object (temel nesne) olarak seilir ve Applya baslr.
Generatee (Mende) tklanarak yzey oluturulur.
Menuden Save tuuna baslr ve Design Geometry penceresi kapatlr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
3- Meshin Oluturulmas :
Proje emasndan, Meshe ift tklanr.
Meshe sa tklanr ve Insert -> Method seilir. Geometry olarak tm yzey seilir ve Applya baslr.
Method olarak Triangles seilir.
Menden Updatee baslarak ve Outlinedaki Meshe tklanarak oluturulan Mesh grntlenir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Oluturduumuz Meshimize iyiletirme ekliyeceiz, bylece daha sk bir mesh yapsn elde edeceiz.
Mesh -> Insert -> Refinement tklanr.
Details of Refinement penceresinde Geometry olarak tm yzey seilir ve Applya baslr.
Refinement deeri 1 olacak biimde Menuden Updatee baslr. Oluan Mesh yaps aadaki
gibidir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Details of Mesh penceresinden, Relevance Center olarak Fine seilir ve Smoothing olarak High
seilir.
Menuden Updatee baslr. Oluan Mesh yaps aadaki gibidir.
Mesh yapmz ile ilgili bilgilere Details of Mesh penceresi altndaki Statistics sekmesini genileterek
ulaabiliriz.
Not: Yukardaki resimde de grld gibi Eleman saymz 15492dir. Eleman says, geometrinin
farkl ekilde oluturulmasna gre deiebilmektedir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemimizin zmnde kullanacamz snr koullarnn belirtilebilmesi iin, kenarlarn
isimlendirilmesi gerekir. Giri ksmnn isimlendirilmesi iin, sol dik kenar kenar seici kullanlarak
sa tklanr, Create Named Selection seilir ve inlet deeri girilir.
Dier kenarlar ise aadaki biimde isimlendirilir. Burada nemli olan C ile gsterilen ve
symmetry olarak isimlendirilen kenarlarn Ctrl ile iki tanesi seildikten sonra Create Named
Selectionn tklanmasdr.
Menden Updatee baslarak Mesh penceresinden klr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
4- Setup :
Proje emasndan, Setupa ift tklanr.
Problem Setup -> Models seilir ve Viscous-Laminar ift tklanarak, Inviscid seilir.
Not : Inviscid ak, ideal akkann akdr, vizkozitesi yok kabul edilir. Inviscid ak kabul yaplarak,
akkanlar mekaniinde baz problemler kolayca zlebilir.
Boundary Conditions -> Inlet, Edit tklanarak Velocity Magnitude olarak 1 m/s hz deeri girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemimize Solution Methods ksmnda, Momentum denkleminin 2.mertebeden olacan
gireceiz.
Problemimize balang deerlerinin atanmas iin, Solution Initialization sekmesinde inlet seilerek X
= 1 m/s olarak girilir. Initialize butonuna baslarak, problemimize balang deerleri girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Run Calculation sekmesinden, Number of Iterations deeri olarak 1000 girilir ve Calculatee tklanr.
87 tekrarlamada (iteration) zme ulalr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
5-Sonular :
Amacmz orta ksmdaki hz profilini izdirmektir.
st menden Surface seilir ve Line/Rake tklanr.
Gelen pencereye aadaki gibi bilgi girii yaplr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Oluturduumuz mid-line izgisini grntlemek iin General sekmesinden Displaye tklanr ve
Surfacesdan aadaki biimde seim yaplarak Displaye tklanr.
Results sekmesinden Plots seilir ve XY Plot tklanarak gelen pencerede aadaki gibi giri yaplr ve
Plota tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Elde edilen grafik aadaki gibidir :
3. Problemin Analitik zmnn ve Ansys Fluentde Analizinin Karlatrlmas:
Yukardaki Solution XY Plot penceresi kapatlmadan, Analitik zmle karlatrma yapabilmek iin,
Load File tklanr ve analytic.xy seilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Plot dmesine baslarak analitik zmle Fluentde yaplan zm karlatrlabilir.
Not : Analitik ve Fluentde yaplan zmn neredeyse akk olduu grldnden, Meshde
iyiletirme yaplmamtr.
Kaynaklar :
http://www.istanbul.edu.tr/muh/insaat/akademik/ssargin/Numerik_Yontemler_dersnotu2_.pdf
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Analytic.xy
(title "Velocity Magnitude")
(labels "Analytical Velocity Magnitude" "Position")
((xy/key/label "Analytical Solution")
2 0.25
1.694444444 0.3
1.510204082 0.35
1.390625 0.4
1.308641975 0.45
1.25 0.5
1.20661157 0.55
1.173611111 0.6
1.147928994 0.65
1.12755102 0.7
1.111111111 0.75
1.09765625 0.8
1.08650519 0.85
1.077160494 0.9
1.069252078 0.95
1.0625 1
1.056689342 1.05
1.051652893 1.1
1.047258979 1.15
1.043402778 1.2
1.04 1.25
1.036982249 1.3
1.034293553 1.35
1.031887755 1.4
1.029726516 1.45
1.027777778 1.5
1.026014568 1.55
1.024414063 1.6
1.022956841 1.65
1.021626298 1.7
1.020408163 1.75
1.019290123 1.8
1.018261505 1.85
1.017313019 1.9
1.016436555 1.95
1.015625 2
)
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
3- Silindir zerinde Ak ve Is Transferinin ANSYS ile Analizi :
Problem Tanm :
L = 94 mm uzunluundaki bir silindir zerinden hz = 10
ve scakl = 299.35 olan hava
geirilmektedir. Silindirin ortalama yzey scakl = 401.55 , stc g tketimi = 46 olarak llmtr. Verilen gcn %15inin, ulardan iletim ve yzeyden nm ile kaybolduu tahmin
edilmektedir.
ekil 1 : Problemin Tanm
1- Silindir yzeyinden olan yerel s aksn hesaplaynz. 2- Ortalama Nusselt saysn hesaplaynz. 3- Ortalama tanm katsaysn hesaplaynz. 4- Scaklk konturlarn izdiriniz.
1. Problemin zm :
1- Tanmla s gei katsays, Newtonun Souma Yasas kullanlarak, deney sonularndan
bulunabilir:
=
( )
= 0.85 = 0.8546 = 39.1 ve = olmak zere,
=39.1
0.01270.094(401.55 299.35)= 102
.
olarak hesaplanr. Ortalama Nusselt says,
=
=
..
..
= 49.25
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Silindir yzeyinden olan yerel s aks,
" =
=( ) =
.
..= 10425.46
2- T = 300 K iin havann termofiziksel zelikleri, = 1.84610 .
, = 1.007
., =
1.1614
, = 0.0263
., Pr = 0.707 dir. = 401.55 iin Pr =0.690 .
Silindir zerinden apraz ak iin Reynolds Says,
=
=1.1614
10
0.0127
1.84610 .
= 7990
Tablo : apraz akta dairesel bir silindir iin Denklemdeki sabitler (Incropera)
C m 1 - 40 0.75 0.4
40 - 1000 0.51 0.5 10 210 0.26 0.6 210 10 0.076 0.7
Tablodan C=0.26, m=0.6 elde edilir. 10 ise n=0.37dir aksi halde n=0.36dr. Ortalama Nusselt says, Zhukauskasn bantsnn kullanlmasyla,
=
Pr/
bulunabilir. Burada Pr dnda tm zellikler, giri scaklnda (T = 300 K) hesaplanmaldr.
= 0.267990.0.707. .
./
= 50.5
Ortalama tanm katsays ,
=
=
..
.
.= 105
.
Silindir yzeyinden olan yerel s aks ve toplam s transferi,
" = ( ) = 105
.(401.55 299.35) = 10731
= " = " () = 10731
x(x0.0127mx0.094m) = 40.24W
2. Problemin Ansys Fluentde Analizi:
Ansys Workbench program altrlr, Fluid Flow (FLUENT) analiz sistemi, proje emasna srklenir
braklr. Analiz ad olarak "Silindir zerinde Ak ve Is Transferi" girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
1- Geometrinin oluturulmas :
Analiz tipi olarak 2 boyutta alacamz iin, 2D seilir ve Geometry sekmesine ift tklanr. Gelen
pencerede Millimeter l birimi seilir ve OKa tklanr.
Tree Outline sekmesinde XY Plane seilir, yine ayn pencerede Sketching sekmesi seilir.
Grafik ekrannda ise +Z yn tklanarak, XY Planee n taraftan baklr.
Orijinde (P harfinin grnmesi gerekir.) ember izilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Daha sonra merkezdeki emberi iine alacak biimde dikdrtgen izilir.
Sketching Toolboxesdan Dimensions sekmesi seilir.
Ve aadaki gibi llendirme yaplr. Eksenler aras mesafe iin Horizontal ve Vertical kullanlr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
kullanlarak X ekseninde emberi ve dikdrtgeni kapsayacak biimde yatay izgi izilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Sketching Toolboxesdan Modify sekmesi seilir ve kullanlarak aadaki ekil elde edilir.
Fluentte problemin zmnde simetri zellii kullanlacaktr bylece eleman saymz azaltlmtr.
Sketch1den yzey oluturmak iin, st menden Concept -> Surfaces from Sketches tklanr.
Sketch1, Base object (temel nesne) olarak seilir ve Applya baslr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Generatee (Mende) tklanarak yzey oluturulur.
Menuden Save tuuna baslr ve Design Geometry penceresi kapatlr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
3- Meshin Oluturulmas :
Proje emasndan, Meshe ift tklanr.
Meshe sa tklanr ve Insert -> Method seilir. Geometry olarak tm yzey seilir ve Applya baslr.
Method olarak Triangles seilir.
Menden Updatee baslarak ve Outlinedaki Meshe tklanarak oluturulan Mesh grntlenir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Oluturduumuz Meshimize iyiletirme ekliyeceiz, bylece daha sk bir mesh yapsn elde edeceiz.
Mesh -> Insert -> Refinement tklanr.
Details of Refinement penceresinde Geometry olarak tm yzey seilir ve Applya baslr.
Refinement deeri 1 olacak biimde Menuden Updatee baslr. Oluan Mesh yaps aadaki
gibidir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Details of Mesh penceresinden, Relevance Center olarak Fine seilir ve Smoothing olarak High
seilir.
Menuden Updatee baslr. Oluan Mesh yaps aadaki gibidir.
Mesh yapmz ile ilgili bilgilere Details of Mesh penceresi altndaki Statistics sekmesini genileterek
ulaabiliriz.
Not: Yukardaki resimde de grld gibi Eleman saymz 15476dr. Eleman says, geometrinin
farkl ekilde oluturulmasna gre deiebilmektedir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemimizin zmnde kullanacamz snr koullarnn belirtilebilmesi iin, kenarlarn
isimlendirilmesi gerekir. Giri ksmnn isimlendirilmesi iin, sol dik kenar kenar seici kullanlarak
sa tklanr, Create Named Selection seilir ve inlet deeri girilir.
Dier kenarlar ise aadaki biimde isimlendirilir. Burada nemli olan C ile gsterilen ve
symmetry olarak isimlendirilen kenarlarn Ctrl ile iki tanesi seildikten sonra Create Named
Selection n tklanmasdr.
Menden Updatee baslarak Mesh penceresinden klr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
4- Setup :
Proje emasndan, Setupa ift tklanr.
Problem Setup sekmesinin altnda General seilir, Scale seilerek gelen pencerede View Length
Unit In olarak mm seilir.
Problem Setup sekmesinin altnda Models seilir ve Energy Off ift tklanr. Energy Equation
seilerek problemimizde sl analiz yaplaca da belirtilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Malzeme zelliklerini girmek iin, Materialsa ift tklanr. Analitik zmden farkl olarak T = 350 K
iin havann termofiziksel zelikleri Fluentte kullanlacaktr. = 0.995
, = 1009
. ,
= 0.03
. , = 2.08210
.
olacak ekilde deerler girilir.
Boundary Conditions -> Inlet, Edit tklanarak Velocity Magnitude olarak 10 m/s hz deeri girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Velocity Inlet penceresinde Thermal sekmesi tklanr, Temperature deeri olarak 299.35K girilir.
Boundary Conditions -> cylinderwall, Edit tklanarak Thermal sekmesi seilir ve Temperature olarak
401.55 K scaklk deeri girilir.
Problemde Reference Values sekmesi tklanr ve Compute fromdan inlet seilir. Burada zeliklerin
aadaki gibi olmasna dikkat edilmelidir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemimize Solution Methods ksmnda, Momentum, Energy denklemlerinin 2.mertebeden
olacan gireceiz.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemimize Monitors sekmesi araclyla yaknsama kriterlerinin giriini yapacaz. Residuals
Print, Plot seilir ve Edit tklanr. Burada yaknsama kriteri olarak, continuity = 1e-03, x-y velocity =
1e-03 ve energy = 1e-06 girilir.
Problemimize balang deerlerinin atanmas iin, Solution Initialization sekmesinde inlet seilerek
X = 10 m/s ve Temperature = 299.35K olarak girilir. Initialize butonuna baslarak, problemimize
balang deerleri girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Run Calculation sekmesinden, Number of Iterations deeri olarak 1000 girilir ve Calculatee tklanr.
964 tekrarlamada (iteration) zme ulalr.
5-Sonular :
Ortalama Nusselt Says : Fluentte aadaki bantdan hesaplanr.
="
Burada,
= Ortalama Nusselt Says
" = Silindirdin olan s transferi
= Silindirin scakl
= Giri scakl
= Akkann (Havann) s iletim katsays
= Silindirin ap
dr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Silindirden olan s transferini (" ) bulmak iin Results sekmesinin altndaki Reportsa tklanr.
Surface Integrals seilerek Set Upa tklanr.
Report Type : Area-Weighted Average, Field Variable : Wall Fluxes Total Surface Heat Flux seilir ve
Surfacesdan cylinderwall seilerek Computea tklanr.
" = 8955.227
olarak bulunur. Buradan ortalama Nusselt says (),
=8955.227
0.0127
(401.55 299.35)0.03
= 37.094
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ayn sonucu, Wall Fluxes sekmesinin altndaki Surface Nusselt Number seerek de alabiliriz. Burada
nemli olan nokta Reference Values panelinde Lengthin 12.7 mm olarak girilmesidir.
Ortalama Tanm Katsays :
=
=
37.094 0.03 .
0.0127= 87.62
.
Ayn sonucu, Wall Fluxes sekmesinin altndaki Surface Heat Transfer Coefficient seerek de alabiliriz.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Scaklk Konturlar :
Problem Setup sekmesinden, Resultsn altndaki Graphics and Animations seilir, buradan Contours
ift tklanarak gelen pencerede, Optionsdan Filled, Contours ofdan Temperature, Static
Temperature seilir. Levels deeri olarak 40 girilir ve Displaye baslr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Grafik ekrannda Mouseun orta tuuna basl tutularak silindir etrafndaki scaklk konturlar
grntlenir.
6.Dorulama :
Meshin yiletirilmesi :
ncelikle altmz problemi Duplicate ederek kopyalayacaz.
Yeni problemimize T=350K, 100mmx 100 mm, refinement=2 adn verelim. Burada birinci Meshte refinement deeri olarak 1 girdiimiz yere 2 deerini gireceiz.
Kopyalanan problemimizde Meshe ift tklanr. Mesh penceresinde, Model iinde Refinement tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Alt ekranda beliren Refinementn zeliklerinden Refinement deeri olarak 2 girilir.
Menden Updatee baslarak, elde edilen yeni Mesh yaps grntlenebilir.
Mesh yapmz ile ilgili bilgilere Details of Mesh penceresi altndaki Statistics sekmesini genileterek ulaabiliriz. Grld gibi eleman saymz 15476den 34821e kmtr.
File -> Save Project denilir ve Mesh penceresi kapatlr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Setup:
Proje emasndan, Setupa ift tklanr.
Aadaki ekrandaki gibi gelen soruda, yeni meshin yklenmesini Evet diyerek onaylyoruz.
Gelen pencerede Oka tklanarak Setup penceresi alr. Reference Values panelinde Length 12.7
mm olmaldr.
Problemimize balang deerlerinin atanmas iin, Solution Initialization sekmesinde X = 0 m/s ve
Temperature = 299.35K olarak girilir. Initialize butonuna baslarak, problemimize balang deerleri
girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Run Calculation sekmesinden, Number of Iterations deeri olarak 1000 girilir ve Calculatee tklanr.
401 tekrarlamada (iteration) zme ulalr.
Toplam Yzey Is Aks :
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ortalama Nusselt Says:
Ortalama Tanm Katsays:
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
3. Problemin Deneysel, Analitik zmnn ve Ansys Fluentde Analizinin Karlatrlmas:
100 x 100 mesh yapsnn uygun tasarm seilmesi aamasna kadar bir takm deneyler yaplmtr.
rnein meshimizde nce refinement (iyiletirme) deeri 1 seilmi daha sonra 2 ve 3 seilmitir.
Yntem " [
] [
.]
Deneysel 10425.46 49.25 102 Zhukauskas bants 10731 50.5 105 Fluent (Refinement = 1) 8955.23 37.09 87.62 Fluent (Refinement = 2) 11246.65 46.59 110.05 Fluent (Refinement = 3) 12175.69 50.43 119.14
Hava hznn llmesiyle ilgili belirsizlikler, silindirin ularndan olan s kaybnn bulunmas, eksenel
ve evresel olarak deien silindir yzey scaklnn ortalamasnn alnmas; deneysel sonucun,
%15den daha doru olmamasna yol amaktadr. Buna gre, Zhukauskas bantsna dayal
hesaplama ve Fluentte yaplan hesaplamalar, llen sonucun deneysel belirsizlii ierisinde
kalmaktadr.
NOT : Akkan zelikleri hesaplanrken, uygun scaklk kullanmnn nemi vurgulanmaldr.
Termofiziksel zeliklerin deerinin deimesi zm sonucunu etkilemektedir. Bu yzden
problemimizin zmnde termofiziksel zeliklerin doru tayin edilmesi gerekir. (Incropera)
NOT : Birok mhendislik hesaplamalar iin, %20den daha fazla doruluk beklenmemelidir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
4- Dz Levha zerinde Ak ve Is Transferinin ANSYS ile Analizi :
Problem Tanm :
L=1 m uzunluundaki ve b = 1m enindeki bir levha zerinde hz = 1.4607/ ve scakl
= 300 olan hava geirilmektedir. Levhann yzey scakl = 400 dir.
ekil 1 : Problemin Tanm
1- Ortalama Nusselt saysn hesaplaynz. 2- Ortalama tanm katsaysn hesaplaynz. 3- Ortalama yzey srtnme katsaysn bulunuz. 4- ktaki hz profilini izdiriniz. 5- Scaklk konturlarn izdiriniz.
1. Problemin Analitik zm :
T = 300 K iin havann termofiziksel zelikleri, = 1.84610 .
, = 1.007
., =
1.1614
, = 0.0263
., Pr = 0.707 dir.
Dz levha zerinde ak iin Reynolds Says,
=
=1.1614
1.4607
1
1.84610 .
= 0.91910
Dzlemsel levha zerindeki paralel akta laminerden trblansa geiin balad , =
510 > = 0.91910 olduundan akmz laminerdir.
Hidrodinamik snr tabaka kalnl,
=5
x = 1m iin = 0.016 dir.
Dz levha zerindeki laminer ak iin ortalama Nusselt Says,
= 0.664// = 0.6640.707/(0.91910)/ = 179.32
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ortalama tanm katsays ,
=
=
..
.
= 4.716
.
Yzeyden olan yerel s aks ve toplam s transferi,
" = ( ) = 4.716
.(400K 300K) = 471.6
= " = 471.6
x(1mx1m) = 471.6W
Dz levha zerindeki laminer ak iin ortalama yzey srtnme katsays,
C =1.32824
= 0.91910 iin C = 4.38110 dr.
2. Problemin Ansys Fluentde Analizi:
Ansys Workbench program altrlr, Fluid Flow (FLUENT) analiz sistemi, proje emasna srklenir
braklr. Analiz ad olarak "Dz Levha zerinde Ak ve Is Transferi" girilir.
1- Geometrinin oluturulmas :
Analiz tipi olarak 2 boyutta alacamz iin, 2D seilir ve Geometry sekmesine ift tklanr. Gelen
pencerede Meter l birimi seilir ve OKa tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Tree Outline sekmesinde XY Plane seilir, yine ayn pencerede Sketching sekmesi seilir.
Grafik ekrannda ise +Z yn tklanarak, XY Planee n taraftan baklr.
Orijin(P harfinin grnmesi gerekir.) ve Y ekseniyle Coincident (akk) olacak biimde Rectangle
izilir.
Sketching Toolboxesdan Dimensions sekmesi seilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ve aadaki gibi llendirme yaplr.
Burada levha, 1m uzunluunda, 0.16 m yksekliinde ve 1m kalnlndadr.
Sketch1den yzey oluturmak iin, st menden Concept -> Surfaces from Sketches tklanr.
Sketch1, Base object (temel nesne) olarak seilir, kalnlk olarak 1m girilir ve Applya baslr.
Generatee (Mende) tklanarak yzey oluturulur.
Menuden Save tuuna baslr ve Design Geometry penceresi kapatlr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
3- Meshin Oluturulmas :
Proje emasndan, Meshe ift tklanr.
Outline (zet) ksmnda, Meshe sa tklanr ve Generate Mesh seilir.
Oluan Mesh aadaki gibidir.
Mapped Face Meshing kullanlarak Fluent'te yapsal (structured) mesh elde edilir. Bu yapsal rg
dzenli desenleri oluturmay salar. Meshe sa tklanr, Insert -> Mapped Face Meshing seilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Dikdrtgen yzey Geometry olarak seilir ve Applya baslr. Menden Updatee baslarak, elde
edilen dzenli desenler aadaki gibidir.
Daha iyi Mesh yaps elde etmek iin, var olan Meshimizde kenar uzunluklarn belirteceiz. Meshe
sa tklanr ve Insert -> Sizing seilir.
Ctrl tuu basl tutularak, iki dik kenar Geometry olarak seilir ve Applya baslr. Kenarlarn
seilebilmesi iin st mendeki Kenar seicinin (Edge Selector, ) seilmesi gerekir.
Type olarak Number of Divisions seilir ve number of divisions deeri olarak 30 girilir. Behavior
olarak ise Hard seilir. Menden Updatee baslarak, elde edilen yeni Mesh yaps
grntlenebilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Dik kenarlar iin uygulanan yntem, yatay kenarlar iin number of divisions deeri olarak 60
girilerek tekrarlanr ve aadaki sonu elde edilir.
Not: Behavior olarak Hard seilmesi durumunda (1), Soft seilmesi durumunda (2) numaral mesh
oluur. Bylece programn snr yzeylerinde meshi sklatrmasna izin verilmez.
Menden Updatee baslarak, elde edilen yeni Mesh yaps aadaki gibidir.
Problemimizin zmnde kullanacamz snr koullarnn belirtilebilmesi iin, kenarlarn
isimlendirilmesi gerekir. Giri ksmnn isimlendirilmesi iin, sol dik kenar sa tklanr ve Create
Named Selection seilir ve inlet deeri girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Dier kenarlar ise aadaki biimde isimlendirilir.
Menden Updatee baslarak Mesh penceresinden klr.
4- Setup :
Proje emasndan, Setupa ift tklanr. Problem Setup sekmesinin altnda Models seilir ve Energy
Off ift tklanr. Energy Equation seilerek problemimizde sl analiz yaplaca da belirtilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Malzeme zelliklerini girmek iin, Materialsa ift tklanr ve = 1.1614
, = 1007
. ,
= 0.0263
. , = 1.84610
.
olacak ekilde deerler girilir.
Boundary Conditions -> Inlet, Edit tklanarak Velocity Magnitude olarak 1.4607 m/s hz deeri girilir.
Boundary Conditions ->wall, Edit tklanarak Thermal sekmesi seilir ve Temperature olarak 400 K
scaklk deeri girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemde Reference Values sekmesi tklanr ve Compute fromdan inlet seilir. Burada
Temperaturen 300K olmasna dikkat edilmelidir, 299.9999 gibi deerse el ile 300 yaplmaldr.
Problemimize Solution Methods ksmndan, Pressure-Velocity Couplingin PISO olaca ve
Momentum, Energy denklemlerinin 2.mertebeden olacan gireceiz.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Problemimize Monitors sekmesi araclyla yaknsama kriterlerinin giriini yapacaz. Residuals
Print, Plot seilir ve Edit tklanr. Burada yaknsama kriteri olarak, continuity = 1e-05, x-y velocity =
1e-06 ve energy = 1e-06 girilir.
Problemimize balang deerlerinin atanmas iin, Solution Initialization sekmesinden Compute from
olarak inlet seilir. Initialize butonuna baslarak, problemimize balang deerleri girilir.
Run Calculation sekmesinden, Number of Iterations deeri olarak 1000 girilir ve Calculatee tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
125 tekrarlamada (iteration) zme ulalr.
5-Sonular :
Ortalama Nusselt Says : Fluentte aadaki bantdan hesaplanr.
="
Burada,
= Ortalama Nusselt Says
" = Duvardan olan s transferi
= Duvarn scakl
= Giri scakl
= Akkann (Havann) s iletim katsays
= Levhann boyu
dur.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Duvardan olan s transferini (" ) bulmak iin Results sekmesinin altndaki Reportsa tklanr.
Surface Integrals seilerek Set Upa tklanr.
Report Type : Area-Weighted Average, Field Variable : Wall Fluxes Total Surface Heat Flux seilir ve
Surfacesdan wall seilerek Computea tklanr.
" = 509.5045
olarak bulunur. Buradan ortalama Nusselt says (),
=509.5045
1
(400 300)0.0263
= 193.7279
Ayn sonucu, Wall Fluxes sekmesinin altndaki Surface Nusselt Number seerek de alabiliriz. Burada
nemli olan nokta Reference Values panelinde Temperaturen 300 K olarak girilmesidir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ortalama Tanm Katsays :
=
=
193.7279 0.0263 .
1= 5.095
.
Ayn sonucu, Wall Fluxes sekmesinin altndaki Surface Heat Transfer Coefficient seerek de alabiliriz.
Burada nemli olan nokta Reference Values panelinde Temperaturen 300 K olarak girilmesidir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ortalama Yzey Srtnme Katsays :
Fluentte aadaki bantdan hesaplanr.
, =
12
Burada,
, = Ortalama yzey srtnme katsays
= Duvardaki kayma gerilmesi
= Akkann (Havann) younluu
= Levhann boyu
dur.
Duvardaki kayma gerilmesini ( ) bulmak iin Results sekmesinin altndaki Reportsa tklanr. Surface Integrals seilerek Set Upa tklanr.
Report Type : Area-Weighted Average, Field Variable : Wall Fluxes Wall Shear Stress seilir ve
Surfacesdan wall seilerek Computea tklanr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
= 0.006054Pa(
) olarak bulunur. Buradan ortalama yzey srtnme katsays (, ),
, =0.006054Pa
12 1.1614
1.4607
= 0.00488
Ayn sonucu, Wall Fluxes sekmesinin altndaki Skin Friction Coefficient seerek de alabiliriz. Burada
nemli olan nokta Reference Values panelinde Velocitynin 1.4607
ve Densitynin 1.1614
olarak girilmesidir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
ktaki Hz Profili:
Problem Setup sekmesinden, Results altndaki Plotsa tklanr ve XY Plot ift tklanr. Gelen Pencerede,
Position on Y Axis seilir ve X = 0, Y = 1 girilir. X Axis Function olarak Velocity ve Velocity Magnitude
seilir. Surfacesdan outlet seilerek, Plota tklanr.
Grafik ekrannda ktaki hz profili grlr.
Scaklk Konturlar :
Problem Setup sekmesinden, Resultsn altndaki Graphics and Animations seilir, buradan Contours
ift tklanarak gelen pencerede, Optionsdan Filled, Contours ofdan Temperature, Static
Temperature seilir. Levels deeri olarak 40 girilir ve Displaye baslr.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Grafik ekrannda Mouseun orta tuuna basl tutularak k noktasndaki scaklk konturlar
grntlenir.
6.Dorulama :
Meshin yiletirilmesi :
ncelikle altmz problemi Duplicate ederek kopyalayacaz.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Yeni problemimize T=300K, 0.16m X 1m, 100 x 100, Bias = 5 adn verelim burada, 0.16mlik ve 1mlik kenarlar 100er paraya blnecektir. Ayrca Bias faktor uygulanarak levha yzeyine yakn blgede sk mesh atlmas salanacaktr.
Kopyalanan problemimizde Meshe ift tklanr. Mesh penceresinde, Model iinde Edge Sizing 2 tklanr.
Alt ekranda beliren Edge Sizing 2nin zeliklerinden Number of Divisions deeri olarak 100 girilir.
Menden Updatee baslarak, elde edilen yeni Mesh yaps grntlenebilir. imdi Edge Sizinge
tklanr ve sol kenar seili konuma getirilir (Geometry seilir ve sadece sol kenar seilerek Applya
baslr).
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Alt ekranda beliren Edge Sizingin zeliklerinden Number of Divisions deeri olarak 100 girilir.
Bias Type olarak ilk seenek seilir ve Bias Factor olarak 5 girilir. Bias Factorn 5 olmas, son
blmn ilk blme oranla 5 kat daha fazla byk olacan gsterir.
Mesh sa tklanr ve Insert -> Sizing seilir.
Alt ekranda beliren Edge Sizingin zeliklerinde Geometry olarak Edge Filter kullanlarak sa
kenar seilir ve Applya baslr. Number of Divisions deeri olarak 100 girilir. Behavior olarak Hard
seilir. Bias Type olarak ikinci seenek seilir ve Bias Factor olarak 5 girilir.
Menden Updatee tklanp, Outlinedaki Meshe baslarak, elde edilen yeni Mesh yaps
grntlenebilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
File -> Save Project denilir ve Mesh penceresi kapatlr.
Setup:
Proje emasndan, Setupa ift tklanr.
Aadaki ekrandaki gibi gelen soruda, yeni meshin yklenmesini Evet diyerek onaylyoruz.
Gelen pencerede Oka tklanarak Setup penceresi alr. Reference Values panelinde
Temperaturen 300 K olmaldr.
Problemimize balang deerlerinin atanmas iin, Solution Initialization sekmesinde, nceki
tecrbelerimize dayanarak X Velocity = 1 m/s olarak girilir. Initialize butonuna baslarak,
problemimize balang deerleri girilir.
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Run Calculation sekmesinden, Number of Iterations deeri olarak 1000 girilir ve Calculatee tklanr.
167 tekrarlamada (iteration) zme ulalr.
Ortalama Nusselt Says:
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Ortalama Tanm Katsays :
Ortalama Yzey Srtnme Katsays :
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
3. Problemin Analitik zmnn ve Ansys Fluentde Analizinin Karlatrlmas:
0.16m x 1mlik domainde 100 x 100 mesh yapsnn uygun tasarm seilmesi aamasna kadar bir
takm deneyler yaplmtr. Aadaki tabloda da grld zere 50 x 100 Mesh yaps, Bias Factor
kullanlmayarak ve bias factor olarak 5 kullanlarak yaplan deneyler aadadr.
Properties are at T=300 K from Incropera
Domain Mesh Bias " , Iter.
Analitic - 471,6000 179,3200 4,716 - 4,381E-03 -
0.16m X 1m 30 X 60 No 509,5045 193,7279 5,095 6,054E-03 4,886E-03 125 1,4607
0.16m X 1m 50 x 100 No 490,8128 186,6208 4,908 5,959E-03 4,809E-03 119 1
0.16m X 1m 50 x 100 5 486,2047 184,8687 4,862 6,075E-03 4,903E-03 124 1
0.16m X 1m 100 x 100 5 488,2088 185,6307 4,882 6,196E-03 5,000E-03 167 1
Error (%) : 3,52 3,52 3,52 14,1400
Error sekmesinde analitik zme gre elde edilen hata oran grlebilir. Termofiziksel zeliklerin
deerinin deimesi zm sonucunu etkilemektedir. Bu yzden problemimizin zmnde
termofiziksel zeliklerin doru tayin edilmesi gerekir. Burada Fluentin default zelikleri kullanlarak
yaplan deneyler sonucunda elde edilen deerler aadaki tabloda verilmektedir.
Default Properties of air in Fluent at T=298.15K Domain Mesh Bias
" , Iter Analitic - - 460,4000 190,2600 4,604 - 4,200E-03
0.16m X 1m 30 X 60 No 500,6312 206,8724 5,006 6,128E-03 4,689E-03 144 1,4607
0.16m X 1m 50 X 100 No 479,5560 198,1636 4,796 6,006E-03 4,596E-03 122 1
0.16m X 1m 50 x 100 5 474,5508 196,0954 4,746 6,110E-03 4,675E-03 124 1
0.16m X 1m 50 x 100 5 476,5128 196,9061 4,765 6,231E-03 4,768E-03 167 1
Error (%) : 3,50 3,4932 3,50 13,5218
Hazrlayan: Muhammet Nasf KURU (Mak. Mh.) www.teknikbelgeler.com
Incroperann kitabnda T = 350Kdeki havann zelikleriyle yaplan deney sonular aadaki tablodan
grlebilir.
Properties are at T=350 K from Incropera
Domain Mesh Bias " , Iter.
Analitik - - 468,0000 155,9800 4,680 - 5,020E-03
0.16m X 1m 30 X 60 No 498,0830 166,0277 4,981 5,949E-03 5,604E-03 102 1,4607
0.16m X 1m 50 X 100 No 486,4577 162,1526 4,865 5,930E-03 5,587E-03 118 1
0.16m X 1m 50 x 100 5 484,2561 161,4187 4,843 6,087E-03 5,734E-03 122 1
0.16m X 1m 50 x 100 5 486,4015 162,1338 4,864 6,203E-03 5,844E-03 173 1
Error (%) : 3,93 3,94 3,93 16,4090