NUMERICAL DETERMINATION OF TEMPERATURE DISTRIBUTION IN ISOLATED SPIRAL FINS SUBJECTED TO INTERMITTENT HEAT FLUX

Bu çalışma, izole spiral kanatçıkların kesintili ısı akısı koşulları altında gösterdiği termal davranışı sayısal olarak incelemeyi amaçlamaktadır. Özellikle analitik çözümlerin elde edilmesinin zorlaştığı süreksiz ısı yüklemeleri altında, sıcaklık dağılımının belirlenmesi için Talbot Laplace dönüşüm yöntemi uygulanmıştır. Problem, önce Laplace uzayına taşınarak çözülmüş; ardından zaman uzayına dönüş, Talbot yönteminin yüksek doğruluk potansiyelinden yararlanılarak gerçekleştirilmiştir. Doğrulama amacıyla, birim basamak ve sinüzoidal sıcaklık değişimleri içeren test fonksiyonları kullanılmış, elde edilen sayısal sonuçlar literatürdeki analitik çözümlerle karşılaştırılarak yöntemin geçerliliği test edilmiştir. Sayısal analizler sonucunda, spiral kanatçık boyunca sıcaklık dağılımının zamanla değişimi ile, malzeme ve geometrik parametrelerin termal yanıt üzerindeki etkileri grafik ve tablo formatında sunulmuştur. Elde edilen bulgular, özellikle mühendislik tasarımlarında süreksiz ısı akısı koşullarının göz önüne alınmasının önemini vurgulamakta ve Talbot yöntemi temelli Laplace dönüşüm tekniğinin bu tür problemler için güvenilir bir araç olduğunu ortaya koymaktadır.

This study aims to numerically investigate the thermal behavior of isolated spiral fins subjected to intermittent heat flux conditions. In cases where analytical solutions become challenging due to discontinuous thermal loading, the Talbot Laplace transform method is employed to determine the temperature distribution. The problem is initially transformed into the Laplace domain, and the inverse transformation to the time domain is performed using the Talbot method, known for its high accuracy. For validation purposes, test functions involving unit step and sinusoidal temperature variations are used, and the obtained numerical results are compared with analytical solutions available in the literature to assess the method’s reliability. Numerical analyses present the time-dependent temperature distribution along the spiral fin, along with the effects of material and geometric parameters on thermal response, in both graphical and tabular formats. The findings highlight the importance of considering intermittent heat flux in engineering designs and demonstrate that the Talbot-based Laplace transform technique provides a robust approach for solving such complex thermal problems.