KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Firat University Journal of Experimental and Computational Engineering / 2026 / Cilt: 5 Sayı: 3

Çok Katmanlı Faz Değiştiren Malzemeli Sistemde Muhafaza Malzemesi ve Geometrik Boyutun Erime Davranışı Üzerindeki Etkisinin Sayısal İncelenmesi

Numerical investigation of the effect of enclosure material and geometrical dimension on the melting behavior of a multilayer phase change material system

Eda Bakır Gür(MUNZUR ÜNİVERSİTESİ)0000-0002-6522-9397
Sayfa
848–864
Yayın Tarihi
2026-10-25
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Bu durum, referans duruma göre %50.74 oranında iyileşme sağlamıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, çok katmanlı bir faz değişim malzemesi sisteminin zamana bağlı erime davranışı sayısal olarak incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Hesaplama bölgesi üç farklı faz değişim malzemesinden oluşmaktadır.
💡
Sonuç & Katkı:Bu durum, referans duruma göre %50.74 oranında iyileşme sağlamıştır.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:2010 Verileri
⚙️Değişkenler:Faz değiştiren malzeme · Erime davranışı · Sayısal analiz

Özet

Bu çalışmada, çok katmanlı bir faz değişim malzemesi sisteminin zamana bağlı erime davranışı sayısal olarak incelenmiştir. Hesaplama bölgesi üç farklı faz değişim malzemesinden oluşmaktadır. Üst, orta ve alt tabakalarda sırasıyla RT18 HC, RT22 HC ve SP26 E kullanılmıştır. Sayısal analizler ANSYS Fluent programı ile gerçekleştirilmiş ve erime süreci entalpi-gözeneklilik yöntemi kullanılarak modellenmiştir. Çalışmada muhafaza malzemesi ve X boyutunun erime performansı üzerindeki etkileri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Bu amaçla alüminyum ve bakır muhafaza malzemeleri için X = 1 mm ve X = 2 mm olmak üzere dört farklı durum analiz edilmiştir. Alt yüzeye 303 K sabit sıcaklık uygulanmış, diğer dış yüzeyler adyabatik kabul edilmiştir. Sonuçlar, muhafaza malzemesinin ısıl iletkenliği ve X boyutunun erime süresi üzerinde belirgin etkiye sahip olduğunu göstermiştir. En uzun erime süresi alüminyum muhafaza ve X = 1 mm için 4080 s olarak elde edilmiştir. En iyi performans ise bakır muhafaza ve X = 2 mm durumunda elde edilmiş, toplam erime süresi 2010 s’ye düşmüştür. Bu durum, referans duruma göre %50.74 oranında iyileşme sağlamıştır.

Abstract

In this study, the transient melting behavior of a multilayer phase change material system was numerically investigated. The computational domain consisted of three different phase change materials. RT18 HC, RT22 HC, and SP26 E were placed in the upper, middle, and lower layers, respectively. The numerical analyses were performed using ANSYS Fluent, and the melting process was modeled using the enthalpy-porosity method. The effects of enclosure material and X dimension on the melting performance were comparatively evaluated. For this purpose, four different cases were analyzed by considering aluminum and copper enclosure materials with X = 1 mm and X = 2 mm. A constant temperature of 303 K was applied to the bottom surface, while the remaining external surfaces were assumed to be adiabatic. The results showed that the thermal conductivity of the enclosure material and the X dimension have a significant effect on the melting time. The longest melting time was obtained as 4080 s for the aluminum enclosure with X = 1 mm. The best performance was achieved for the copper enclosure with X = 2 mm, where the total melting time decreased to 2010 s. This configuration provided a 50.74% reduction in melting time compared with the reference case.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Gür, E. B. (2026). Çok Katmanlı Faz Değiştiren Malzemeli Sistemde Muhafaza Malzemesi ve Geometrik Boyutun Erime Davranışı Üzerindeki Etkisinin Sayısal İncelenmesi. Firat University Journal of Experimental and Computational Engineering, Cilt: 5 Sayı: 3, 848–864. https://doi.org/10.62520/fujece.2005818

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (28)

  1. T. Y. Kim, B. S. Hyun, J. J. Lee, and J. Rhee, “Numerical study of the spacecraft thermal control hardware combining solid-liquid phase change material and a heat pipe,” Aerosp. Sci. Technol., vol. 27, no. 1, pp. 10–16, 2013.
  2. A. M. Elshaer, A. M. A. Soliman, M. Kassab, and A. A. Hawwash, “Boosting the thermal management performance of a PCM-based module using novel metallic pin fin geometries: Numerical study,” Sci. Rep., vol. 13, no. 1, pp. 1–24, 2023.
  3. K. Kansara, V. K. Singh, R. Patel, R. R. Bhavsar, and A. P. Vora, “Numerical investigations of phase change material (PCM) based thermal control module (TCM) under the influence of low gravity environment,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 167, Art. no. 120811, 2021.
  4. X. Li, Q. Wang, X. Huang, X. Yang, and B. Sundén, “Heat transfer and performance analysis of phase change thermal control system under variable gravity conditions,” Energy, vol. 336, Art. no. 138448, 2025.
  5. K. Yamada and H. Nagano, “Development of a heat storage panel for micro/nano-satellites and demonstration in orbit,” Appl. Therm. Eng., vol. 91, pp. 894–900, 2015.
  6. M. Salihi et al., “Evaluation of global energy performance of building walls integrating PCM: Numerical study in semi-arid climate in Morocco,” Case Stud. Constr. Mater., vol. 16, Art. no. e00979, 2022.
  7. M. Al-Jethelah, S. Humaira Tasnim, S. Mahmud, and A. Dutta, “Melting of nano-PCM in an enclosed space: Scale analysis and heatline tracking,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 119, pp. 841–859, 2018.
  8. A. Refahi, A. Rostami, and M. Amani, “Implementation of a double layer of PCM integrated into the building exterior walls for reducing annual energy consumption: Effect of PCM wallboards position,” J. Energy Storage, vol. 82, Art. no. 110556, 2024.
  9. N. Putra, M. Amin, E. A. Kosasih, R. A. Luanto, and N. A. Abdullah, “Characterization of the thermal stability of RT 22 HC/graphene using a thermal cycle method based on thermoelectric methods,” Appl. Therm. Eng., vol. 124, pp. 62–70, Sep. 2017.
  10. A. Chibani, G. Mecheri, S. Merouani, and A. Dehane, “Hydrogen charging in AX21 activated carbon-PCM-metal foam-based industrial-scale reactor: Numerical analysis,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 48, no. 82, pp. 32025–32038, 2023.
  11. P. Rolka, T. Przybylinski, R. Kwidzinski, and M. Lackowski, “The heat capacity of low-temperature phase change materials (PCM) applied in thermal energy storage systems,” Renew. Energy, vol. 172, pp. 541–550, 2021.
  12. P. Rolka, T. Przybylinski, R. Kwidzinski, and M. Lackowski, “Thermal properties of RT22 HC and RT28 HC phase change materials proposed to reduce energy consumption in heating and cooling systems,” Renew. Energy, vol. 197, pp. 462–471, 2022.
  13. A. M. Elshaer, A. M. A. Soliman, M. Kassab, and A. A. Hawwash, “Thermal performance enhancement of a PCM based heat sink for thermal control of small satellites in the space environment: A numerical study,” in Proc. 19th Int. Conf. Sustain. Energy Technol., 2022, pp. 119–129.
  14. O. Rejeb et al., “Numerical investigations of concentrated photovoltaic thermal system integrated with thermoelectric power generator and phase change material,” J. Energy Storage, vol. 62, Art. no. 106820, 2023.
  15. A. A. A. A. Al-Rashed, A. A. Alnaqi, and J. Alsarraf, “Energy-saving of building envelope using passive PCM technique: A case study of Kuwait City climate conditions,” Sustain. Energy Technol. Assess., vol. 46, Art. no. 101254, 2021.
  16. N. Savvakis, E. Dialyna, and T. Tsoutsos, “Investigation of the operational performance and efficiency of an alternative PV + PCM concept,” Sol. Energy, vol. 211, pp. 1283–1300, 2020.
  17. A. S. Soliman, M. S. Fouda, and P. Cheng, “Power saving in a central air conditioning system by using multiple PCMs integrated with fresh air path,” Energy Build., vol. 300, Art. no. 113691, 2023.
  18. H. M. Ali, R. A. Lawag, T. M. I. Mahlia, and I. M. R. Fattah, “RT 42 and RT 50 phase change materials-based heat sinks for thermal management of electronics,” J. Therm. Anal. Calorim., vol. 150, no. 5, pp. 3463–3473, 2025.
  19. M. A. F. Rosli, K. Kadirgama, A. Prastyo, F. P. Fenoria, M. A. Ismael, and M. A. Zulkipli, “Finite element analysis of phase change material (PCM) cooling system on 32V LiFePO4 battery,” in Proc. IEEE 8th Int. Conf. Electr. Control Comput. Eng. (InECCE), 2025, pp. 105–110.
  20. A. K. Yadav, T. Donepudi, and B. S. Siddani, “Numerical and experimental investigation of melting characteristics of phase change material-RT58,” Therm. Sci. Eng. Prog., vol. 17, Art. no. 100378, 2020.
  21. M. Gür, E. Gürgenç, H. Coşanay, and H. F. Öztop, “Solar-assisted radiant heating system with nano-B4C enhanced PCM for nearly zero energy buildings,” Case Stud. Therm. Eng., vol. 65, Art. no. 105544, 2025.
  22. M. Gür, E. Gürgenç, H. Coşanay, and H. F. Öztop, “Novel nano-Y2O3/myristic acid nanocomposite PCM for cooling performances of electronic device with various fin designs,” J. Energy Storage, vol. 100, Art. no. 113646, 2024.
  23. Rubitherm Technologies GmbH, “Inorganic PCM products.” [Online]. Available: https://www.rubitherm.eu/en/productcategory/anorganische-pcm-sp
  24. M. Gür, H. F. Öztop, and F. Selimefendigil, “Analysis of solar underfloor heating system assisted with nano enhanced phase change material for nearly zero energy buildings approach,” Renew. Energy, vol. 218, Art. no. 119265, 2023.
  25. N. V. Kozyrev, “Thermodynamic properties and equation of state for solid and liquid copper,” Int. J. Thermophys., vol. 44, no. 3, Art. no. 31, 2023.
  26. Ansys Inc., ANSYS Fluent Theory Guide, Release 20 R1, Canonsburg, PA, USA: Ansys Inc., 2020. [Online]. Available: http://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/main_pre.htm
  27. B. Pandey, R. Banerjee, and A. Sharma, “Coupled EnergyPlus and CFD analysis of PCM for thermal management of buildings,” Energy Build., vol. 231, Art. no. 110598, 2021.
  28. A. Khanlari, İ. Aytaç, A. D. Tuncer, H. İ. Variyenli, and H. N. Şahin, “Improving the performance of a PCM integrated solar air collector by adding porous fins over the bottom side of the absorber: A transient CFD study,” J. Energy Storage, vol. 90, Art. no. 111847, 2024.