Araç aydınlatma sistemlerinin ısıl analizi ve tasarıma etkilerinin araştırılması


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2013

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Kemal Furkan Sökmen

Danışman: RECEP YAMANKARADENİZ

Özet:

Otomotiv sektöründe plastik malzeme kullanımının artması aydınlatma elemanları için daha önceden karşılaşılmayan ısıl problemlerin ortaya çıkmasına sebep olmuştur. Çalışmada araç aydınlatma sistemlerinin sıcaklık kaynaklı problemlerini Ansys-CFX yazılımı yardımıyla incelenmiştir. Sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Çalışmada ilk olarak basit geometri analizi ile ısı kaynağı olan ampullerin çözüm kriterleri deneysel ve nümerik çalışmalarla belirlenmiştir. Örnek araç aydınlatma ürünleri için öncelikle eleman sayısından bağımsız çözümler bulunmuştur. Sistem içinde ısı kaynağı olan ampuller etrafında havanın akış karakteristiği belirlenmiştir. LED sistemlerinin ısıl analiz şartlerı belirlenmiştir. Far içi ön yoğuşma analizleri yapılmıştır. Farlar üzerinde güneş etkisi araştırılmıştır. Bütün analizler ANSYS 12.1 yazılımında laminar doğal taşınımlı, üç boyutlu ve sürekli rejimde gerçekleştirilmiştir. İletim etkileri ve yerçekimi etkileri dikkate alınmıştır. Işınım etkilerini görmek için Monte Carlo ışınım metodu kullanılmıştır. Çalışma sonunda ön, arka ve sis farı analizleri belirlenen kriterler çerçevesinde yapılmış sonuçlar deneysel verilerle doğrulandı.. Eleman tipi, sayısı ve sınır şartlarında belirlenen kriterlerin doğruluğu tespit edildi. Far içinde ısı transferinin büyük oranda doğal taşınım ve ışınım ile olduğu görüldü. Doğal taşınım etkisinin malzeme seçimine direk etkilediği tespit edildi. LED sistemlerinin uygun Tj sıcaklığında çalışabilmesi için far içinde sıcaklığın az olduğu bölgelere yerleştirilemsi gerektiği sonucuna varıldı. LEDler için gerekli kanatçık tasarımı geliştirilen makro ile yapıldı. Makro ile belirlenen kanatçık şekli ve sayısı analizlerle doğrulandı. LEDlerin soğutulması için her 1 W?a karşılık, 1 cm2 devre alanı gerektiği tespit edildi. Ön yoğuşma analizinde hava akımının sıkıştığı bölgelerde, akışı rahatlatacak geometrilerin oluşturulması gerektiği belirlendi. Yoğuşma makrosuna göre yapılan hesaplamalarda beklenen bölgede yoğuşma tespit edildi ve gerekli tasarım önlemi alındı. Güneş yük etkisi için örnek analiz yapılarak ışığın odaklanma riski araştırıldı.