Tek ve İki Bina Etrafındaki Rüzgar Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Benzer belgeler
Farklı Kesitlere Sahip Yüksek Binalar Üzerinde Rüzgar Etkilerinin Sayısal İncelenmesi

KLİMA SANTRALLERİNDEKİ BOŞ HÜCRELER İÇİN TASARLANAN BİR ANEMOSTAT TİP DİFÜZÖRÜN AKIŞ ANALİZİ

45 Eğimli Beşik Çatılı Bina Modeli Üzerinde Rüzgâr Etkileri

Dairesel Kesitli 90º Dirsekteki Akışın Üç Boyutlu Sayısal İncelenmesi

Aynı Bölgede Bulunan Yüksek ve Alçak Katlı Binalar Üzerindeki Rüzgâr Yükleri Etkisinin İncelenmesi

Farklı Geometrilere Sahip Olan Binalarda Akış Yapılarının Sayısal ve Deneysel Olarak İncelenmesi

Farklı Bina Modellerinde Akış Yapılarının Deneysel Olarak İncelenmesi

Numerical Investigation of the Effect of Needle Tilting Angle on Irrigant Flow Inside the Tooth Root Canal

İzmir Adnan Menderes Havalimanı Yeni İç Hatlar Terminali ne Etkileyen Rüzgâr Yüklerinin CFD Metotlarıyla Belirlenmesi

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

FARKLI SAÇAK TİPLERİNE SAHİP 45 EĞİMLİ BEŞİK ÇATILI BİNA MODELLERİ ÜZERİNDE RÜZGAR BASINÇLARI

(1052) AHMED MODELİ ÜZERİNDEKİ AKIŞ YAPISININ İNCELENMESİ

DEĞİŞİK BİNA MODELLERİ İÇİN AKIŞ ALANLARININ DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

AYNI BÖLGEDE BULUNAN YÜKSEK VE ALÇAK KATLI BİNALAR ÜZERİNDEKİ RÜZGAR YÜKLERİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

YAPILARDA BURULMA DÜZENSİZLİĞİ

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

45 EĞİME SAHİP BEŞİK VE KIRMA ÇATILAR ÜZERİNDEKİ RÜZGÂR YÜKLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

Bir Taşıt Modeli için Hava Direnç Katsayısına Etki Eden Boyutların ve Akış Kontrol Uygulamalarının Nümerik Yöntemle İncelenmesi

Dış Ortam Sıcaklığının Değişimine Bağlı Olarak Isı Köprülerindeki Isı Transferinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Yrd. Doç. Dr. Tolga DEMİRCAN. Akışkanlar dinamiğinde deneysel yöntemler

TOP NAMLU AĞIZ BASKISI TASARIMININ HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ İLE İNCELENMESİ

RÜZGAR ETKİLERİ (YÜKLERİ) (W)

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

SES-ÜSTÜ KANARD KONTROLLÜ FÜZELER İÇİN SERBEST DÖNEN KUYRUĞUN ŞEKİL OPTİMİZASYONU

FÜZE KANADININ SES-ÜSTÜ UÇUŞ KOŞULUNDAKİ AEROELASTİK ANALİZİ

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Nesrin İLGİN

Şekil 1:Havacılık tarihinin farklı dönemlerinde geliştirilmiş kanat profilleri

BİR SOĞUK DEPOLAMA TANKI İÇERİSİNDEKİ SİLİNDİR POZİSYONLARININ BUZ OLUŞUMUNA ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

RÜZGAR/HAVA AKIMI ANALİZİ

YÜKSEK KATLI BİNALARA ETKİYEN RÜZGAR YÜKLERİ SONUCUNDA OLUŞAN DOĞAL HAVALANDIRMANIN HAD ORTAMINDA İNCELENMESİ

Rüzgâr Hızlarının Bina Etrafındaki Akışa ve Isı Kaybına Etkisinin Farklı Türbülans Modelleriyle Sayısal İncelenmesi

YARI-KÜRESEL ENGEL KONULAN BİR KANAL İÇERİSİNDE ISI GEÇİŞİ VE AKIŞIN SAYISAL İNCELENMESİ

DİKEY EKSENLİ DARRİEUS TİPİ SU TÜRBİNLERİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ İLE ANALİZİ

SIĞ SUDA YAN YANA SIRALI İKİ SİLİNDİR ARKASINDA OLUŞAN AKIŞ YAPISININ PASİF YÖNTEMLE KONTROLÜ 1

Kare Kesitli İki Silindir Etrafında Akış ve Isı Geçişi. Özge Yetik YÜKSEK LİSANS TEZİ. Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

KARIŞTIRICI TANKLARDA FARKLI KANAT YAPILARININ SAYISAL YÖNTEMLERLE İNCELENMESİ

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

BİR OFİS ODASINDAKİ TERMAL AKIŞIN KIŞ ŞARTLARINDA SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

AERODİNAMİK KUVVETLER

YÜKSEK FROUDE SAYILARINDA ÇALIŞAN HİDROFOİLLER ÜZERİNDE SERBEST SU YÜZEYİ ETKİSİ ÖZET

Yücel ÖZMEN 1* ve Erhan AKSU 2 Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon ÖZET

Ege Üniv. Müh. Fak. İnşaat Müh. Böl. Bornova / İZMİR Tel: Faks:

BİR OFİS İÇİN TERMAL KONFOR ANALİZİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE SAYISAL ÇÖZÜMÜ

Esin Ö. ÇEVİK Prof. Dr.

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Isı Kütle Transferi. Zorlanmış Dış Taşınım

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

GENİŞ BAŞLIKLI SAVAK ETRAFINDAKİ AKIMIN İNCELENMESİ

Mekân İçerisindeki Radyatörlerin Etrafındaki Engellere Göre Isıl Veriminin İncelenmesi

BETONARME KESİT DAVRANIŞINDA EKSENEL YÜK, MALZEME MODELİ VE SARGI DONATISI ORANININ ETKİSİ

A NUMERICAL INVESTIGATION OF AIR FLOW IN AN EMPTY CHAMBER WITH PERFORATED DIFFUSER DESIGNED FOR AIR HANDLING UNITS

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

SARILMIŞ VE GELENEKSEL TİP YIĞMA YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Ali URAL 1

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Yatay Katmanlı Topraklarda Katman Fiziksel Özelliklerinin Toprak Sıcaklığına Etkisi

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

DÜZ FLAPLI POZİTİF KAMBURA SAHİP NACA 4412 KANAT PROFİLİNİN AERODİNAMİK PERFORMANSININ BİLGİSAYAR DESTEKLİ ANALİZİ

Taşınım Olayları II MEMM2009 Akışkanlar Mekaniği ve Isı Transferi bahar yy. borularda sürtünmeli akış. Prof. Dr.

SENTETİK JET PARAMETRELERİNİN ELİPTİK PROFİL VE KANAT KESİDİ ÜZERİNDEKİ AKIŞIN KONTROLÜ İÇİN YANIT YÜZEYİ YÖNTEMİ İLE ENİYİLEŞTİRİLMESİ

FLOWING FLUIDS and PRESSURE VARIATION

SÜRÜKLEME DENEYİ TEORİ

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

Hareket Kanunları Uygulamaları

AÇIK KANAL AKIMLARINDA HIZ DAĞILIMININ ENTROPY YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ. Mehmet Ardıçlıoğlu. Ali İhsan Şentürk. Galip Seçkin

DÜZENLİ AKINTI DURUMUNDA TABANA OTURAN VE YARI GÖMÜLÜ ELİPTİK BİR SİLİNDİR ETRAFINDAKİ AKIMIN SAYISAL İNCELENMESİ

NACA VE NREL S 809 KANAT KESİTLERİNİN HAD İLE ANALİZİ ANALYSING OF NACA AND NREL S 809 AIRFOILS BY CFD

Taşıyıcı Sistem İlkeleri

MENFEZ ÇIKIŞ HIZININ MAHAL İÇİNDEKİ ISIL KONFOR ŞARTLARINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Dikdörtgen Kesite Sahip Dik Açılı Dirsek İçerisine Yerleştirilen Yönlendiricilerin Akışa Etkisinin Sayısal İncelenmesi

İÇİNDE OTURAN İNSAN OLAN RADYATÖRLE ISITILAN BİR ODADAKİ ISIL KONFOR, AKIŞ VE ISI TRANSFERİNİN ÜÇ BOYUTLU SAYISAL ANALİZİ

SONLU-SİLİNDİR ÜZERİNDEKİ AKIŞ YAPISININ PARÇACIK GÖRÜNTÜLEMELİ HIZ ÖLÇÜM TEKNİĞİ (PIV) İLE İNCELENMESİ

Yüzey Pürüzlülüğü Ölçüm Deneyi

YAVAŞ DEĞİŞEN ÜNİFORM OLMAYAN AKIM

TOA06 SÜRÜKLENME KANALLI TAŞKIN YATAKLARDA MİNİMUM TAŞKINLAŞMA HIZININ BELİRLENMESİ

TÜMLEŞİK KANAT ELEMANI - HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE DİKEY RÜZGAR TÜRBİNİ PERFORMANSININ HESAPLANMASI

BİR JET EĞİTİM UÇAĞI KOKPİTİNİN YAPISAL ANALİZLERİ

Politeknik Dergisi, 2017; 20 (2) : Journal of Polytechnic, 2017; 20 (2) :

ÖZGEÇMİŞ. Yardımcı Doçent Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi Doçent Makine Mühendisliği Çukurova Üniversitesi

ÇATI MAKASINA GELEN YÜKLER

Sonlu-Silindir Üzerindeki Akış Yapısının Parçacık Görüntülemeli Hız Ölçüm Tekniği (PIV) ile İncelenmesi

(b) Model ve prototipi eşleştirmek için Reynolds benzerliğini kurmalıyız:

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Köprü Yan Ayaklarının Oluşturduğu Daralmanın Atnalı Vorteks Sistemi ve Oyulmaya Etkisinin DES Modellemesi ile İncelenmesi

Ti-6Al-4V Alaşımının Katı Parçacık Erozyon Davranışının Deneysel ve Sayısal Olarak İncelenmesi

KÜP BLOKLU BASAMAKLI DALGAKIRANLARIN STABİLİTESİ STABILITY OF CUBE ARMOR UNIT IN THE BERM OF A BREAKWATER

KARAKURT BARAJI DOLUSAVAK YAPISI HİDROLİK KARAKTERİSTİKLERİNİN 3-BOYUTLU SAYISAL ANALİZLERLE BELİRLENMESİ

İSTANBUL YÜKSEK BİNALAR RÜZGAR YÖNETMELİĞİ

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

GAZ TÜRBİNİ PALLERİNDEKİ AKIŞ AYRILMASINA İZ VE PÜRÜZLÜLÜK ETKİLERİNİN DNS YÖNTEMİYLE İNCELENMESİ

Abs tract: Key Words: Ersin ALPTEKİN Mustafa VARLIKLAR Mehmet Akif EZAN Hakan YALDIRAK Nuri KAYANSAYAN

BÜYÜK ORANDA ŞEKİL DEĞİŞTİREBİLEN KANAT YÜZEYLERİNİN AERODİNAMİK YÜKLER ALTINDAKİ DAVRANIŞLARI

Yapılara Etkiyen Karakteristik Yükler

MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ (STATİK)

SÜRTÜNME ETKİLİ (KAYMA KONTROLLÜ) BİRLEŞİMLER:

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Transkript:

Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(3), ss. 111-119, Eylül 2017 Çukurova University Journal of the Faculty of Engineering and Architecture, 32(3), pp. 111-119, September 2017 Tek ve İki Bina Etrafındaki Rüzgar Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi Ahmet FERTELLİ *1, Mehmet BALTA 2 1 Cumhuriyet Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Sivas 2 Amasya Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Makine Bölümü, Amasya Öz Geliş tarihi: 03.03.2017 Kabul tarihi: 25.09.2017 Bu çalışmada, tek ve iki bina modeli için rüzgar yükünün etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Bina modelleri etrafındaki akış alanları üç boyutlu ve zamandan bağımsız olarak FLUENT paket programı ile hesaplanmıştır. Sayısal çözümlemede Sivas ili için atmosferik sınır tabaka hız profili oluşturulmuş ve RNG k-ɛ türbülans modeli kullanılmıştır. Analizler sonucunda akım çizgileri, hız vektörleri, ortalama hız ve türbülans kinetik enerji dağılımları ile model yüzeylerinde ortalama basınç katsayısı dağılımları hesaplanmıştır. İki bina düzenlemesi için negatif basınç katsayılarının tekli binadan daha yüksek olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Bina aerodinamiği, Basınç katsayısı, Rüzgâr yükü, Türbülans modeli Numerical Analysis of Wind Effect Around Single and Two Buildings Abstract In this study, effects of wind load for the a single and two building arrangement is investigated numerically. Flow fields around building models are calculated by FLUENT software package in three dimension and independent of time. In numerical analysis the atmospheric boundary layer velocity profile was created for Sivas province and RNG k-ɛ turbulence model was used. As a result of analysis, streamlines, velocity vectors, mean velocity and turbulence kinetic energy distribution and mean pressure coefficient the patterns of models were calculated. It is seen that the negative pressure coeefficients for the two-building arrangement is larger than that for the single building. Keywords: Building aerodynamic, Pressure coefficient, Wind load, Turbulence model * Sorumlu yazar (Corresponding author): Ahmet FERTELLİ, fertelli@cumhuriyet.edu.tr Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017 111

Tek ve İki Bina Etrafındaki Rüzgar Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi 1. GİRİŞ Çok katlı binaların varlığı şehir yaşantısının bir parçası olarak hayatımızda yer almaktadır. Değişen yaşam koşulları sonucu belirli alanda birden fazla binanın yer aldığı yeni yaşam alanlarının sayısı her geçen gün artmaktadır. Bu değişim, binaların birbiri üzerindeki etkisinin araştırılmasını önemli hale getirmiştir. Bina rüzgâr etkileşimi sonucunda oluşan girdap grupları, binada titreşim ve gürültü oluşturmaktadır. Ayrıca bina üzerinde farklı büyüklüklerde basınç alanları oluşturan rüzgâr, binaların hasar görmesine neden olabilmektedir. Rüzgârın bu tür olumsuz etkileri, tasarım aşamasında yapılacak deneysel ve sayısal çalışmalar ile büyük ölçüde önlenebilir. 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Literatürde farklı bina geometrileri etrafındaki akış alanlarının incelenmesine yönelik çok sayıda deneysel ve sayısal çalışma mevcuttur. Blocken ve arkadaşları [1], birbirine paralel şekilde yerleştirilmiş olan binalar etrafındaki akışı incelemek ve farklı duvar koşullarının etkilerini görmek için k-ε türbülans modeli ile simülasyonlar yapmıştır. Çözüm ağında binalar etrafı yapısal, geri kalan hesaplama alanı için yapısal olmayan çözüm ağı kullanılmıştır. Bu çalışmanın sonucunda binalar arasındaki mesafe arttıkça akış tek bir bina etrafındaki gibi hareket ederken, birbirlerine yaklaştıkça karmaşık hareketler yaptığı belirlenmiştir. Özmen ve arkadaşları [2], atmosferik sınır tabaka içindeki farklı eğim açılarına sahip üçgen çatılı alçak katlı bina modelleri üzerinde türbülanslı akış alanları deneysel ve sayısal olarak incelemiştir. Çalışmada 90 rüzgâr doğrultusunda 15, 30 ve 45 li çatı açılara sahip binalar kullanılmıştır. Yüzey ortalama basınç dağılımı 15 lik çatı eğiminin, 30 ve 45 lik çatı eğimlerine göre çatılarda daha büyük bir emme kuvvetine neden olduğu tespit edilmiştir. Kaydok [3] kare kesite %10, %20 ve %30 oranda köşe boşaltma yaparak oluşturduğu yeni bina modelleri etrafındaki akış alanlarını farklı türbülans modelleriyle, üç boyutlu ve zaman bağımsız hesaplamıştır. Bina modellerinde geometrik değişimlerin akış alanlarında ve özellikle yüzey basınç dağılımlarında belirgin farklılıklara yol açtığını belirtmiştir. Hunte [4] kare kesitli bir yüksek bina modeli etrafındaki akışı deneysel olarak rüzgâr tünelinde, sayısal olarak ise üç boyutlu zamandan bağımsız çözümler ile incelemiştir. RSM ve Realizable k-ε türbülans modellerini kullandığı sayısal çalışmada, RSM k-ε türbülans modeli kullanarak elde ettiği basınç katsayısı değerlerinin deneysel verilerle daha uyumlu olduğunu belirtmiştir. Ayrıca, yüzey pürüzlülük değerlerinin bina üzerinde oluşan basınç katsayılarına önemli ölçüde bir etkisi olmadığını belirtmiştir. Tutar ve Oğuz [5], yan yana farklı mesafelerde yerleştirdiği ikili bina modelleri etrafındaki akış alanını farklı türbülans modelleri ile incelemiştir. İki bina arası mesafenin artması vorteks kuvvetlerinde azalmaya sebep olduğu sonucunu ortaya koymuşlardır. Kanbur ve arkadaşları [6], İstanbul da yüksek katlı binalara etkiyen rüzgâr yüklerinin etkileri incelenerek, yüksek ve alçak katlı binaların rüzgârdan dolayı olan etkileşimleri sayısal olarak gözlemlemiştir. İncelemede Ansys Fluent paket programı kullanılmış olup, analiz sonucunda, binaların çevresindeki bölgelerde türbülans kinetik enerji, basınç ve hız değişimlerinde meydana gelen değişimlerin kaynağı yorumlanmıştır. Gousseau ve arkadaşları [7], kirlilik dağılımını incelemek üzere bir grup bina modelleri ile rüzgâr tüneli testleri yapmıştır. Reynolds Ortalama Navier-Stokes (RANS) ve Large Eddy Simulation (LES) türbülans modelleri ile yapılan sayısal çalışma rüzgâr tüneli deneyinin uyumlu olduğu görülmüştür. Braun ve arkadaşları [8], Standart CAARC Binası üzerindeki aerodinamik ve aeroelastik karakteristikleri belirleyebilmek amacıyla LES türbülans modeli kullanarak sayısal çözümler gerçekleştirmişlerdir. Bina etrafındaki akış karakteristiklerini ve bina yüzeylerindeki basınç dağılımlarını inceledikleri çalışmada elde ettikleri sayısal sonuçların literatürde mevcut deneysel verilerle oldukça iyi bir uyum sağladıklarını vurgulamışlardır. Nozawa ve Tamura [9] türbülanslı akış altında bir bina etrafında farklı durumlar için akış incelemiştir. Düzgün ve pürüzlü yüzeylerde farklı türbülans şiddetlerinin (%8, %14, %26) basınç katsayılarının dağılımına etkisi incelenmiştir. Çalışmada LES türbülans modeli kullanılmış ve farklı türbülans şiddetlerinde çok büyük farklılıkların görülmediği gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, yerleşim alanları içerisindeki farklı sayıda binaların akış yapıları incelenmiştir. Tek bina ve aralarında 0,5H mesafe bulunan yan yana iki bina için analizler yapılmıştır. Sayısal çözümlemeler FLUENT programı ile hesaplanmış 112 Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017

Ahmet FERTELLİ, Mehmet BALTA olup, akım çizgileri, hız vektörleri, hız dağılımı, türbülans kinetik enerji dağılımı ve bina yüzeylerindeki basınç katsayıları dağılımları elde edilmiştir. 3. MODEL VE SAYISAL YÖNTEM Çalışmada kullanılan bina modeli ve boyutları Sivas ilinde tamamlanmış 12 katlı ve 48 daireden oluşan bina ölçülerine göre oluşturulmuştur. 120 mm ve 100 mm kesitine ve 160 mm yüksekliğinde (H) tek bina modeli ile aynı ölçülere sahip S 1 ara mesafesinde yan yana konumlandırılmış iki bina modeli Şekil 1 de gösterilmiştir. Bina boyutları, karşılaştırma yapılan deneysel ve sayısal çalışmada kullanılan bina model ölçeğine göre 1/250 oranda küçültülerek oluşturulmuştur. a) a) b) Şekil 1. Bina modelleri a) Tek bina b) Yan yana iki bina modeli Binalar, akış alanı içerisine akış alanının ön bölgesinden 5H, yan duvarlardan 5H ve çıkış bölgesinden 15H mesafesinde yerleştirilmiştir. Çalışmada, 20 yıllık meteoroloji verilerinden rüzgâr hızının Sivas ili için ortalama değeri 12 m/s olarak belirlenmiş ve engel yüksekliğine bağlı Reynolds sayısı 179.000 olarak hesaplanmıştır. Ortalama hız ve türbülans profilleri akış alanında giriş sınır şartı olarak verilmiştir. b) Şekil 2. a) Akış alanı boyutları b) Tek bina ve yan yana iki bina modelinin ağ yapısı Bina modeli etrafındaki üç boyutlu akış alanının sayısal çözümleri, ANSYS - FLUENT 14.0 paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Belirlenen modellere uygunluğu, kolay oluşturulabilmesi ve çözülebilmesi gibi avantajlarından dolayı ağ elemanı olarak dörtgensel eleman kullanılmıştır. Tek bina için 2700000, yan yana iki bina modeli için 3400000 elemandan oluşan ağ yapısının yeterli olacağı farklı eleman sayılarına sahip çözümlerle karşılaştırılarak tespit edilmiştir (Şekil 2). Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017 113

Tek ve İki Bina Etrafındaki Rüzgar Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi Ağ yapısı oluşturulurken değişimin hızlı olması beklenilen ve asıl inceleme alanı olan bina yakınındaki bölgelerde daha sık bir ağ yapısı oluşturularak çözümün hassasiyeti artırılmıştır. Türbülans modeli olarak RNG k-ε türbülans modeli, duvar yaklaşımı olarak Standart Duvar Fonksiyonu (Standard Wall Function) esas alınmıştır. 4. SAYISAL SONUÇLAR Kullanılan sayısal yöntem ile elde edilen sonuçların doğruluğunu belirleyebilmek için, literatürdeki deneysel ve sayısal çalışmalardan elde edilen sonuçlarla karşılaştırma yapılmıştır. Şekil 3 de binanın orta yüksekliğindeki tüm yüzeylerinde basınç katsayılarının (C p ) değişimi yapılan çalışmadan elde edilen sonuçlarla uyumlu olduğu görülmektedir. Şekil 3. Yüzeylerdeki basınç katsayılarının deneysel ve sayısal çalışma ile karşılaştırılması Çalışmadan elde edilen sonuçlar, binanın orta (y=0,08 m) hem de model yüksekliğinde (y=0,16 m) yatay doğrultuya ait akım çizgileri, hız vektörleri, hız dağılımı ve türbülans kinetik enerji dağılımları olarak gösterilmiştir. Ayrıca her iki modelin bina yüzeylerinde hesaplanan basınç katsayıları dağılımı ve bina yüksekliği ile basınç katsayısı değişimi grafiksel olarak da gösterilmiştir. Şekil 4 de tek bina modeli için hesaplanan akım çizgileri, hız vektörleri, hız dağılımı ve türbülans kinetik enerji değişimleri gösterilmektedir. Şekil 4a da model yarı yüksekliğinde binanın ön yüzeyine gelen akış, durma noktasından itibaren yukarı ve aşağı yönlenerek modelin ön köşelerinden ayrılmakta ve akışa paralel durumdaki yan yüzeyler üzerinde küçük ölçekli girdap bölgeleri oluşturmaktadır. Akış ayrılmasının sebebi, ayrılma noktalarında kinetik enerjinin, basınç enerjisine göre düşük yoğunlukta kalmasıdır. Yukarı ayrılan akış, model arkasında akışa paralel yan yüzey üzerinde oluşturduğu girdap ile birleşen saat yönünde dönen girdabı, aşağı ayrılan akış ise model arkasında akışa paralel yan yüzey üzerinde oluşturduğu girdap ile birleşen saat yönünün tersinde dönen girdabı oluşturmuştur. Oluşan girdaplar birbirine göre simetriktir. Model yüksekliğinde (y=0,16 m), ön yüzeyine gelen akış durma noktasından itibaren yukarı ve aşağı yönlenmekte ve modelin ön köşelerinden ayrılmaktadır. Bina yan yüzeyine tutunan akış, girdap oluşturmadan devam etmektedir. Şekil 4b de hız vektörleri model yarı yüksekliğinde bina yan yüzeylerinde ve bina iz bölgesinde hızın azalması nedeniyle vektör boylarında küçülmenin olduğu ve iz bölgesinden uzaklaştıkça vektör boylarının büyüdüğü görülmektedir. Bina yan yüzey ve iz bölgesinde ise ters akış sebebi ile akış yönünün tersi yönlü vektörler oluşmaktadır. Model yüksekliğinde ise hız vektörlerinin boyları model iz bölgesinde küçülmekte, akış yönünde ilerleyen kısımlarda normale dönmektedir. Şekil 4c de model yarı yüksekliğinde, bina yan yüzeylerinde türbülanslı akışın olduğu, iz bölgesinde hızın azaldığı ve ters akış bölgelerinin oluştuğu görülmektedir. Maksimum hız bina yan yüzeyleri üzerinde oluşmaktadır. Model yüksekliğinde, yan yüzeyleri üzerinde model yarı yüksekliği seviyesine göre daha büyük maksimum hız alanını oluşmuştur. İz bölgesinde hızın azaldığı ancak bu azalma model yarı yüksekliğine oranla daha az olduğu görülmektedir. Şekil 4d de binanın ön köşeleri ve bina yan yüzeyleri üzerinde türbülans kinetik enerjinin en yüksek değerlerde olduğu, ayrıca binanın arkasından uzaklaştıkça artmaya başladığı gözlenmektedir. Model yüksekliği seviyesinde türbülans kinetik enerjinin en büyük değerlerine akış ayrılmasının olduğu model ön yüzey bölgesinde ulaştığı görülmektedir. 114 Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017

Ahmet FERTELLİ, Mehmet BALTA y=0,08 m y=0,16 m Şekil 4. Tek binanın orta ve model yüksekliğinde (y=0,08 m-y=0,16 m) yatay doğrultuya ait a) akım çizgileri b) hız vektörleri c) hız dağılımı d) türbülans kinetik enerji dağılımı Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017 115

Tek ve İki Bina Etrafındaki Rüzgar Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi Şekil 5. Tek bina modelinin yüzeydeki basınç katsayısı dağılımı Şekil 6. Tek bina modelinin yatay doğrultuda farklı yüksekliklerde yüzeylerin basınç katsayıları dağılımları Tek bina modelinin yüzeyleri için hesaplanmış basınç dağılımları Şekil 5 de ve yatay düzlemde farklı yüksekliklerde hesaplanan basınç dağılımları Şekil 6 da verilmiştir. Rüzgara doğrudan maruz kalan ön (A) yüzeyde, basınç katsayıları pozitif değerler almaktadır. Ön yüzeyde yüksekliğin artmasına bağlı olarak basınç katsayılarının arttığı, ancak model yüksekliğine yakın yükseklik (y=0,155 m) için basınç katsayıları azalmıştır. Binanın sağ (B), arka (C) ve sol (D) yüzeylerinde ise negatif basınç katsayılarının oluştuğu, yan yüzeylerde (B, D) oluşan negatif basınç katsayılarının arka yüzeyde oluşan negatif basınç katsayılarından daha yüksek olduğu görülmektedir. Şekil 7 de yan yana iki bina modeli için hesaplanan akım çizgileri, hız vektörleri, hız dağılımı ve türbülans kinetik enerji değişimleri gösterilmektedir. Şekil 7a da yukarıdaki binanın ön üst köşesinden ayrılan akış, binanın üst yan yüzeyinde saat yönünde dönen küçük girdabı ve bina arkasında saat yönünde dönen yan yüzey üzerindeki girdap ile bileşen daha büyük girdabı oluşturmuştur. Binanın ön alt köşesinden ayrılan akış, iki bina arası bölgede hem jet akışı hem de yan yüzeyde girdap oluşturmakla birlikte, bina arkasında saat yönünün tersinde dönen ve bina arkasındaki diğer girdaba göre daha büyük olan başka bir girdabı oluşturmaktadır. Aşağıdaki binanın ön üst köşesinden ayrılan akış, yan yüzeyi yüzeyinde girdap oluşturmamış bina arkasında saat yönünde dönen ve bina arkasındaki diğer girdaba göre daha büyük girdabı oluşturmuştur. Ön alt köşesinden ayrılan akış, yan yüzeyinde saat yönünün tersinde dönen küçük girdabı ve bina arkasında yan yüzey üzerindeki girdap ile bileşen yan yüzey üzerindeki girdaptan daha büyük girdabı oluşturmuştur. Bina model yüksekliğinin (y=0,16 m) akım çizgileri incelendiğinde binaların ön köşelerinden ayrılan ve yan yüzeylerine tutunan akışın girdap oluşturmadığı görülmektedir. Şekil 7b de hız vektörlerinde iki bina arası bölgede hız vektörlerinin boyutunun büyüdüğü, diğer yan yüzeylerde akım yönünün tersi yönlü vektörlerin olduğu gözlemlenmektedir. Model yüksekliği seviyesinde, modellerin arka iz bölgesinde vektör boylarının küçüldüğü akış yönünde ilerleyen konumlarda hızın arttığı görülmektedir. Şekil 7c de hız dağılımında, binalar arasında jet akış sebebi ile maksimum hızın oluştuğu, binaların diğer yan yüzeyleri yakınlarında ve iz bölgesinde hızın azaldığı görülmektedir. Model yükseklinin hız dağılımı incelendiğinde, bina yan yüzeyleri yakınlarında yine maksimum hızın oluştuğu ve iz bölgesinde azalmanın olduğu ancak bu azalma modellerin yarı yüksekliğine oranla daha az olduğu görülmektedir. Şekil 7d de model yarı yüksekliğinde türbülans kinetik enerji, binaların karşılıklı ön köşelerinde ve yan yüzeylerinde türbülans kinetik enerji en yüksek değerlerdedir. Modellerin yüksekliği seviyesinde türbülans kinetik enerjinin en büyük değerleri akış ayrılmasının olduğu model ön bölgesinde oluşmuştur. Model yüksekliği seviyesinde türbülans kinetik enerjinin yüksek değerlerde olması serbest akış ve ters akış bölgesi arasındaki karışım bölgesinin olduğunu göstermektedir. 116 Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017

Ahmet FERTELLİ, Mehmet BALTA y=0.08 m y=0,16m Şekil 7. S 1 =0,5 H ara mesafeli ikili binanın orta ve model yüksekliğinde (y=0,08 m-y=0,16 m) yatay doğrultuya ait a) akım çizgileri b) hız vektörleri c) hız dağılımı d) türbülans kinetik enerji dağılımı Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017 117

Tek ve İki Bina Etrafındaki Rüzgar Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi yüzeylerinde (B, D) oluşan negatif basınç katsayılarının, arka yüzeyde oluşan negatif basınç katsayılarından daha yüksek oluşmaktadır. Model ön yüzeyinin köşelerinden ayrılan akış nedeniyle, yan yüzeylerdeki ayrılmış akış bölgelerinde negatif pik basınç katsayısı değerleri meydana gelmektedir. Ön (A) yüzey dışında, diğer yüzeyler için yükseklik değişimi sonucu basınç katsayısı yaklaşık olarak aynıdır. 5. SONUÇ Şekil 8. S 1 =0,5 H ara mesafeli ikili bina modelinin yüzeydeki basınç katsayısı dağılımı Şekil 9. S 1 =0,5 H ara mesafeli ikili bina modelinin yatay doğrultuda farklı yüksekliklerde yüzeylerin basınç katsayıları dağılımları S 1 =0,5 H ara mesafeli iki bina modelinin yüzeyleri için hesaplanmış basınç dağılımları Şekil 8 de gösterilmektedir. Basınç dağılımlarının bina ön yüzeyinde pozitif olduğu, çatı başlangıcında ise en yüksek negatif basınç kat sayısı oluşmuştur. y=0,04 m, y=0,08 m, y=0,12 m ve y=0,155 m yüksekliklerdeki basınç dağılımlarında (Şekil 9) ön yüzeyde yüksekliğin artmasına bağlı olarak pozitif basınç katsayılarının arttığı, fakat model yüksekliğine yakın yükseklikte (y=0,155 m) basınç katsayısının azaldığı görülmektedir. Binanın sağ (B), arka (C) ve sol (D) yüzeylerinde ise negatif bir basınç alanının oluştuğu görülmektedir. Model yan Bu çalışmada, tek ve yan yana iki bina üzerine gelen rüzgârın bina yüzeyleri üzerindeki etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Bina model yarı yüksekliği ve model yüksekliği seviyelerinde akım çizgileri, hız vektörleri, hız ve türbülans kinetik enerji dağılımları ile model yüzeylerinin basınç katsayıları hesaplanmıştır. Her iki analiz sonucunda binanın doğrudan rüzgâra maruz kalan ön yüzeylerinde pozitif basınç katsayılarının olduğu gözlemlenmiştir. Binanın yan ve arka yüzeylerinde ise negatif basınç katsayıları değerleri yer almaktadır. Oluşan negatif en yüksek basınç S 1 =0,5 ara mesafeli yan yana konumlandırılan iki binada oluşmuştur. İkili bina modelinde basınç dağılımları birbirine simetrik olup, en yüksek negatif basınç katsayıları, bina ara bölgesi kısmının ön köşe noktalarında oluşmuştur. Ayrıca çatı ön kısmı ile karşılıklı yüzeylerin (sağdaki binanın D yüzeyi ile soldaki binanın B yüzeyi) ön köşe bölgesinde negatif basınç katsayılarının yüksek olduğu görülmektedir. Çalışma sonucunda elde edilen bulgular sonucunda, bina yapım aşamasında bölgenin hâkim rüzgâr yönünün belirlenmesini ve bina cephesinde özellikle çatıya yakın bölümlerde oluşan rüzgâr yükünün olumsuz etkilerini azaltılmasının önemli olduğunu ortaya koymaktadır. 6. TEŞEKKÜR Bu çalışma, Cumhuriyet Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (CÜBAP) birimi tarafından M-611 numaralı proje ile desteklenmiştir. Desteklerinden dolayı CÜBAP birimine teşekkürlerimizi sunarız. 118 Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017

Ahmet FERTELLİ, Mehmet BALTA 7. KAYNAKLAR 1. Blocken, B., Carmeliet, J., Stathopoulos, T., 2007. CFD Evaluation of Wind Speed Conditions in Passages Between Parallel Buildings - Effect of Wallfunction Roughness Modifications for the Atmospheric Boundary Layer Flow, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 95, p. 941 962. 2. Özmen, Y., Baydar E., Van Beeck J.P.A.J., 2016. Wind Flow Over the Low-Rise Building Models with Gabled Roofs Having Different Pitch Angles. Building and Environment, 95, p. 63-74. 3. Kaydok, T., 2014. Farklı Kesitlere Sahip Yüksek Binalar Üzerinde Türbülanslı Akışların Sayısal İncelenmesi. K.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü (Yüksek Lisans Tezi), s. 94 Trabzon. 4. Hunte, S., 2010. Testing the Application of CFD for Building Design. Delft University of Technology (Master Thesis), Netherland. 5. Tutar, M., Oğuz, G., 2002. Large Eddy Simulation of Wind Flow Around Parallel Buildings with Varying Configurations. Fluid Dynamics Research, p. 289-315. 6. Kanbur, B.B., Pınarbaşı, A., Koca, A.İ., 2015. Aynı Bölgede Bulunan Yüksek ve Alçak Katlı Binalar Üzerindeki Rüzgar Yükleri Etkisinin İncelenmesi. Tesisat Mühendisliği, 146, p.30-41. 7. Gousseau, P., Blocken, B., Stathopoulos, T., 2011. CFD Simulation of Nearfield Pollutant Dispersion on a High Resolution Grid: A Case Study by LES and RANS for a Building Group in Downtown Montreal. Atmospheric Environment, 45, p. 428-438. 8. Braun, A.L., Awruch, A.M., 2009. Aerodynamic and Aeroelastic Analyses on the CAARC Standard Tall Building Model Using Numerical Simulation. Computers and Structures, 87, p. 564-581. 9. Nozawa, K., ve Tamura, T., 2002. Large Eddy Simulation of the Flow Around a Low Rise Building Immersed in a Rough-wall Turbulent Boundary Layer. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 90, p.1151 1162. 10. ANSYS 14, 2011. User Guide. Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017 119

Tek ve İki Bina Etrafındaki Rüzgar Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi 120 Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 32(3), Eylül 2017