Sonlu eleman yöntemiyle ısı ışınımı problemlerinin çözümü

Abstract

Bütün cisimler sıcaklıklarından dolayı elektromagnetik dalgalar şeklinde ışınım yayarlar. Yayılan ışınım maddesel ortam olmaksızın her yönde yayılır. Işınım enerjinin bir kısmı diğer bir cisme geldiğinde cisim tarafından yutulur. Net ısı akısı yüksek sıcaklıktaki cisimden düşük sıcaklıktaki cisme doğru olur. Enerjinin bu şekilde geçişi ısıl ışınım olarak adlandırılır. Bu çalışmada ısı ışınımı problemlerini çözmek için sonlu elemanlarla çözüm yapan ANSYS yazılım programı kullanılmıştır. Ele alınan problemlerin sonlu eleman modeli oluşturulmuş, gerekli olan sınır şartlan uygulanarak ısı akısı ve sıcaklık dağılımı hesaplanmıştır. İlk örnekte sıcaklıkları bilinen iki nokta arasında geçen ısı akısı hesaplanmıştır. Son iki örnek gerek yüzeyler arasında ve yüzeylerden çevreye ışınımla ısı geçişinin olduğu gerekse de ısı akısının olduğu farklı geometrilerde genel ısı ışınımı problemleri için sıcaklık değişimleri hesaplanmıştır.

Thermal radiation is one of basic mechanisms for the transfer of energy between two bodies or regions at different temperatures, the energy being conveyed by electromagnetic waves. Therefore, radiation does not require an intervening medium for the transfer of energy, as is needed for conduction and convection. A portion of this energy flux when impinging other bodies is absorbed. As a result, net energy flow occurs from a body of bigger temperature to a body having lower temperature. This mode of energy transfer is termed heatradiation[13,14]. Espanding the Stefan- Boltzmann Law to two- surface radiation equation, the heat transfer rate between two surfaces I and J is : Ql = a.el.cl}.Fl.(0l4-0s4) (1) This equation is not linear and cannot be solved using the linear equation solver. Therefore the equation is expanded as: Q!=ö:£1.ç),j.Fi.(Öi2+Öj2).(Öi+Öj).(ö,-Öj) or (2) 01=1^.(0,-0,) (3) K1 = asl.