Air flow and temperature distribution analysis in a coach bus cabin

Abstract

Bu tez çalışması, bir seyahat otobüsü kabini içerisindeki hava akışı ve sıcaklık dağılımını sayısal ve deneysel olarak incelemektedir. Mevcut ısıtma sisteminin çalışmasını incelemek ve değerlendirmek için kabin içerisindeki bir oturma sırası, periyodik ve simetrik sınır şartları kullanılarak, üç boyutlu olarak modellenmiştir. Buna ilaveten, deneysel kısım ile uyumlu olması için yolcuların yer almadığı koltuk geometrisi adiyabatik sınır şartı ile tanımlanmış ve sonuçlar bu akış hacmi için değerlendirilmiştir. Modelin doğrulama çalışması hesaplanan model sonuçlarının deneysel olarak elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) modeli, ilk olarak literatürde mevcut olan sıcaklık değerleri kullanılarak bir soğutma analizinde kullanılmıştır. Elde edilen ilk sonuçların referans çalışmanın sonuçları ile kalitatif bir uyum içinde olduğu görülmüş ve modelin düzgün bir şekilde çalıştığını göstermiştir. Daha sonra, deneysel sınır şartlarının da sisteme entegre edilmesi ile `Boussinesq Yaklaşımı` uygulanarak geçici rejimli ısıtma analizi yapılmıştır. Sayısal modelin sonuçları belirlenen üç bölge, yolcu kafa, diz ve ayak bölgeleri, için deney sonucunda elde edilen değerler ile karşılaştırılmıştır. Geçici rejimli ısıtma simülasyonu için ölçülen ve hesaplanan sıcaklık değerleri arasındaki fark kafa ve ayak bölgesi için yaklaşık olarak 3°C'den az, diz bölgesi için ise yaklaşık olarak 5°C'den az olarak bulunmuştur.

This thesis study carries out a numerical and experimental work in order to investigate the air flow and temperature distribution inside a coach bus cabin. An existing heating system has been investigated and evaluated using a three-dimensional model consists of one seating row with periodical and symmetrical boundary conditions (BCs) as required. In addition, the seats, without including passengers to provide similar conditions in experiments, are created with adiabatic BCs and the results are evaluated based on this flow volume. Validation of the model is performed by comparing model results against experimentally obtained ones. The developed computational fluid dynamics (CFD) model is first used in a cooling analysis with the temperature values available in the literature. Those first results are found to be qualitatively compatible with the reference study showing that the model running properly. Afterwards, a transient analysis of heating is conducted by applying the `Boussinesq Approximation` with the experimentally obtained BCs into the system. Results of the numerical model are compared against values that are obtained experimentally for three regions, corresponding to head, knee and foot level of passengers. The difference between the measured and the calculated temperatures is found to be less than around 3°C for the head and foot level, while it is 5°C for the knee level of the passenger for the transient heating simulation.