Kompozit bir plakanın farklı ortamlarda soğutulmasında sıcaklık dağılımının sayısal analizi

Malzeme çiftleri zaman zaman yüksek sıcaklık veya düşük sıcaklıktaki ortamlara maruz kalırlar. Bu kritik bölgelerdeki sıcaklık dağılımının bilinmesi iyi bir tasarım açısından oldukça önemlidir. Bu çalışmada L şeklindeki kompozit bir plakanın soğutulması problemi sayısal olarak incelenmiştir. Çözüm için sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Kompozit plaka malzemesi olarak Çelik-Bakır çifti seçilmiştir. Farklı malzeme kalınlıkları için; durgun hava, durgun su, durgun yağ içerisinde ve su püskürtülerek soğutulmasında zamana bağlı sıcaklık dağılımları hesaplanmıştır. Yapılan sayısal incelemede özellikle kompozit plakanın birleşme noktasında sıcaklıkta ani değişimlerin olmadığı gözlenmiştir. Bu sonuçlar bize, kompozit malzemelerdeki sıcaklık gerilmelerinin yoğun olduğu bölgelerde güvenli olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

Numerical analysis of temperature distribution in a composite plate cooled in different media

Composite materials are sometimes posed to high and low temperature mediums. It is very important to gain insight about temperature distribution for better design. In this study, the cooling problem of a L-shaped composite plate was investigated numerically using Finite Element Method (FEM). The couple of Fe-Cu was chosen as composite plate material. Different cooling mediums such as stagnant air, stagnant water, stagnant oil and sprayed water and different plate thicknesses were used. The transient temperature distributions were obtained. From these numerical investigations, it was observed that there were no sudden temperature changes in the contact region. The results obtained show that the couple of Fe-Cu composite materials can be used safely in the fields where the high temperatures are expected.

PDF

___

1.R. Thomas, M. Ganesa, PB. Aswath, KL. Lawrance and A. Hajii, Analytical/Finite-Element Modeling and Experimental Verification of Spray-Cooling Process in Steel, Physical and Materials Science, 29: (5), 1485-1498, 1998.
2.R. D. Maruthi and P.K. Sinha, Thermostructural Finite Element Analysis of Laminated Doubly Curved Composite Shell, Journal of Reinforced Plastics & Composites, Vol. 16 No:9, p. 848-868, 1997.
3.N. Arslan, "U" Çentikli Düzlem Levhalarda Elasto-Plastik Bölgelerin İncelenmesi ve îç Gerilmelerin Araştırılması, Doktora Tezi, F.Ü., Elazığ, 1995.
4.K. H., Huebner, The Finite Element Method For Engineers, John Wiley and Sons, Inc., Newyork, 1982.
5.K. J. Bathe, Finite Element Procedures in Engineering Analysis. Prentice-Hall Inc.,U.S.A., 1982.
6.R. D. Maruthi and P.K. Sinha, Finite Element Coupled Thermostructural Analysis of Composite Beams, Computer & Structures, p. 539-549, 1997.
7.M. Topçu, Transmisyon Zincirleri Yan Plakalarındaki Elasto - Plastik Gerilme Analizi. Doktora Tezi. PAÜ., Denizli, 1991.
8.V. S. Arpacı, Conduction Heat Transfer. Addison - Wesley Series in Mechanics and Thermodynamics, 1966.
9.M. Duranay, Değişik Soğutma Durumlarında Dik Kompozit Plakalarda Sıcaklık Dağılımının Zamana Bağlı Olarak Araştırılması, Doktora Tezi, F.Ü., Elazığ,1998.
10.J. Y. Han, Berechnung Von Abkuhlungs-Umwandlungs-, Schweiss-, Sowie Verformung Selgenspannungen Mit Hılfe Der Methode Der Finiten Elemente, Dissertation Universitaet,Karlsruhe, 1977.