Yerden ısıtmalı oda havalandırmasında iterasyona başlama ve giriş türbülans parametrelerinin akış ve sıcaklık dağılımı üzerine etkisi

Abstract

Bu çalışmada, Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) Annex 20 odasının havalandırılmasında oda akış modeli üzerine iterasyona başlama ile birlikte giriş türbülans parametrelerinin etkileri hesaplamalı olarak araştırılmıştır. Seçilen uygulama aralığında giriş türbülans şiddeti (Tu) ve uzunluk ölçeği (LS) etkileri altında akış modelleri hesaplanmıştır. Elde edilen akış modelleri saat yönünde (cw), saat yönünün tersinde (ccw) ve ara durumlarda(cw-ccw) olan akış modelleridir. Herhangi bir oda havalandırma çalışmasında, türbülans giriş parametreleri Arşimed sayısı (Ar), kullanılan yazılım, hesaplama metodu ve iterasyon sayısı kadar önemlidir. Çözüm çokluğu çalışmalarında, herhangi bir yazılım ve hesaplamalı çalışmada yüksek bir iterasyon sayısı önerilir. Onun için hesaplamalarda yakınsamayı sağlamak için 15000 iterasyon sayısı göz önüne alınmıştır. RNG k-εtürbülans modeli kullanılmıştır ve kaldırma kuvvetli akış iki-boyutlu, sürekli ve sıkıştırılamaz olarak kabul edilmiştir. Aynı Tu ve LS değerleri için göz önüne alınan iterasyona başlama tipleri ve kaldırma kuvveti yaklaşımları altında akış modelleri saat yönünden (cw) saat yönünün tersine (ccw) veya saat yönünden saat yününde-saat yönünün tersine ara duruma değişmiştir. Bu olaya aynı zamanda deneysel oda havalandırma çalışmalarında da rastlanılmaktadır ve bu durum sayısal ve deneysel çalışmaların her ikisinde de türbülans modelinin ve havalandırma stratejisinin seçiminde bazı yanlış anlaşılmalara neden olabilmektedir. Pratikte herhangi bir oda havalandırma uygulamasında hatalı havalandırma stratejisi ısıl konforda düşüşe ve fazladan enerji tüketimine de sebep olabilir. Bu yüzden özellikle sayısal oda havalandırması çalışmalarında çözüm çokluğu olasılığının kontrol edilmesi önerilir.

In this study, the effects of inlet turbulence parameters along with starting iteration on the room flow model in the ventilation of the International Energy Agency (IEA) Annex 20 room were investigated computationally. Flow patterns were calculated under the effects of inlet turbulence intensity (Tu) and length scale (LS) in the selected application range. The resulting flow patterns are clockwise (cw), counterclockwise (ccw) and intermediate (cw-ccw) flow patterns. In any room ventilation study, the turbulence input parameters are as important as the Archimedes number (Ar), the software used, the calculation method and the number of iterations. In solution multiplicity studies, a high iteration number is recommended in any software and computational work. Therefore, the number of iterations of 15000 has been taken into account to ensure convergence in the calculations. The RNG k-ε turbulence model is used and buoyant flow is assumed to be two-dimensional, continuous and incompressible. For the same Tu and LS values, the flow patterns changed from clockwise (cw) to counterclockwise (ccw) or clockwise-clockwise-counterclockwise to intermediate state under the considered iteration start types and buoyancy approaches. This phenomenon is also encountered in experimental room ventilation studies, and this may cause some misunderstandings in the selection of the turbulence model and ventilation strategy in both numerical and experimental studies. In practice, in any room ventilation application, a faulty ventilation strategy can also cause a decrease in thermal comfort and additional energy consumption. Therefore, it is recommended to check the probability of solution multiplicity, especially in numerical room ventilation studies.