A Comparative Study of Turbulence Model Effects in Numerical Analyzing Flow around the Buildings Having Various Aspect Ratios / Farklı En-Boy Oranlarına Sahip Binaların Etrafındaki Akışın Sayısal Çözümünde Türbülans Modellerinin Etkisinin Karşılaştırmalı Araştırılması

Abstract

Hızla artan dünya nüfusu ile birlikte enerji kaynaklarına duyulan ihtiyaç giderek artmaktadır. Ülkemizde ısınma amaçlı enerji tüketimi oldukça fazladır. Bu manada özellikle binalarda ısı tasarrufu oldukça önemlidir. Bina dış duvarları üzerindeki akış ve ısı transferinin modellenerek en az ısı kaybı olacak şekilde tasarlanması yakıt tüketimini düşürerek ekonomik kazanç sağlama konusunda son derece etkilidir. Bu çalışmada farkı en-boy oranlarına (EBO) sahip üç bina ele alınarak, bu binaların etrafındaki akış farklı rüzgâr hızları için üç boyutlu olarak modellenmiştir. Türbülans modeli olarak standart k-ε model, RNG k-ε model ve realizable k-ε model ayrı ayrı kullanılmıştır. Bu farklı durumlar için elde edilen binalar üzerindeki hız vektörleri, binalardan meydana gelen ısı transfer miktarları ve kullanılan türbülans modellerinin çözüm üzerindeki etkileri incelenerek değerlendirmeler yapılmıştır. Çalışmada kullanılan üç modelde de rüzgâr hızları arttıkça ve bina enboy oranları azaldıkça, taşınım katsayısının artışına bağlı olarak binanın tüm yüzeylerindeki ortalama ısı akısının arttığı görülmüştür. Genel olarak, EBO'nun 1:1 olması durumunda üç model de yakın sonuçlar elde edilmiştir. Bina en-boy oranının azalmasıyla elde edilen sonuçlar farklılıklar göstermiştir. Sonuçlar arasındaki fark düşük hızlarda yok denilecek kadar az iken ortalama rüzgâr hızının artması ile bu fark belirginleşmiştir. EBO'ya ve binanın yüzeyine bağlı olarak ısı akısı-hız değişim eğrileri üç modelde de benzerlik göstermiştir. Anahtar Kelimeler-Isı transferi, hesaplamalı akışkanlar dinamiği, türbülans modelleme, dış akış, binalarda enerji verimliliği.