Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi

Halil İbrahim Yamaç

doi:10.47118/somatbd.1967315

TR EN

Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, SP40, SP31 ve SP24 faz değiştiren malzemelerinden oluşan alüminyum çerçeveli katmanlı bir ısı alıcısında FDM sıralamasının erime ve katılaşma davranışına etkisi sayısal olarak incelenmiştir. İki boyutlu modelde SP40 alt katmanda sabit tutulmuş, SP31 ve SP24 ise orta ve üst katmanlarda iki farklı düzende yerleştirilmiştir. Erime ve katılaşma analizleri, faz değişim aralıkları dikkate alınarak tanımlanan karşıt ısıl sınır şartları altında gerçekleştirilmiştir. Her FDM bölgesi için alan ortalamalı kütle kesri ve alan ortalamalı sıcaklık değerleri değerlendirilmiştir. Sonuçlar, FDM sıralamasının erime sürecinde katmanların ısı depolama sürecine katılma sırasını değiştirdiğini, katılaşma sürecinde ise ısı boşaltma davranışı üzerinde daha belirgin bir etki oluşturduğunu göstermiştir. SP24’ün orta katmanda yer aldığı düzenleme, özellikle katılaşma aşamasında daha hızlı ısıl toparlanma sağlamıştır.

Anahtar Kelimeler

Faz değiştiren malzeme, Erime ve katılaşma, Katmanlı FDM dizilimi, Sayısal analiz, Pasif termal yönetim

Numerical Investigation of the Effect of SP40, SP31, and SP24 Arrangement on Melting and Solidification Behavior in a Layered FDM Heat Sink

Öz

This study numerically investigates the effect of phase change material arrangement on the melting and solidification behavior of an aluminum-framed layered heat sink consisting of SP40, SP31, and SP24. In the two-dimensional model, SP40 was fixed at the bottom layer, while SP31 and SP24 were placed in two different middle–upper layer arrangements. The melting and solidification analyses were carried out under opposite thermal boundary conditions selected according to the phase-change ranges of the materials. The area-averaged mass fraction and area-averaged temperature of each PCM region were evaluated. The results showed that the PCM arrangement changed the activation sequence of the layers during melting, while it had a more pronounced influence on the heat release behavior during solidification. The arrangement in which SP24 was located in the middle layer provided faster thermal recovery, particularly during the solidification stage.

Anahtar Kelimeler

Phase change materials, Melting and solidification, Layered FDM array, Numerical analysis, Passive thermal management

Kaynakça

Al Siyabi, I., Khanna, S., Mallick, T., & Sundaram, S. (2018). Multiple Phase Change Material (PCM) Configuration for PCM-Based Heat Sinks-An Experimental Study. Energies, 11(7). https://doi.org/10.3390/en11071629
Arshad, A., Jabbal, M., Faraji, H., Talebizadehsardari, P., Bashir, M. A., & Yan, Y. (2022). Thermal performance of a phase change material-based heat sink in presence of nanoparticles and metal-foam to enhance cooling performance of electronics. Journal of Energy Storage, 48(December 2021), 103882. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103882
Baby, R., & Balaji, C. (2012). Experimental investigations on phase change material based finned heat sinks for electronic equipment cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer, 55(5–6), 1642–1649. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.11.020
Chang, S., Liu, B., Gao, X., Li, X., Meng, Y., & Hu, H. (2025). Numerical thermal analysis and structural optimization of cascaded PCM heat sinks for thermal management of electronics. International Journal of Heat and Mass Transfer, 236(P1), 126301. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.126301
Fok, S. C., Shen, W., & Tan, F. L. (2010). Cooling of portable hand-held electronic devices using phase change materials in finned heat sinks. International Journal of Thermal Sciences, 49(1), 109–117. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2009.06.011
Hosseinizadeh, S. F., Tan, F. L., & Moosania, S. M. (2011). Experimental and numerical studies on performance of PCM-based heat sink with different configurations of internal fins. Applied Thermal Engineering, 31(17–18), 3827–3838. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011.07.031
Ismail, M., & Hassan, H. (2024). Enhancing Air Conditioning System Performance via Dual Phase Change Materials Integration: Seasonal Efficiency and Capsulation Structure Impact. International Journal of Thermophysics, 45(8), 1–25. https://doi.org/10.1007/s10765-024-03407-2
Kandasamy, R., Wang, X. Q., & Mujumdar, A. S. (2007). Application of phase change materials in thermal management of electronics. Applied Thermal Engineering, 27(17–18), 2822–2832. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.12.013
Mahmoud, S., Tang, A., Toh, C., AL-Dadah, R., & Soo, S. L. (2013). Experimental investigation of inserts configurations and PCM type on the thermal performance of PCM based heat sinks. Applied Energy, 112, 1349–1356. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.04.059
Maqbool, Z., Hanief, M., & Parveez, M. (2023). Review on performance enhancement of phase change material based heat sinks in conjugation with thermal conductivity enhancers for electronic cooling. Journal of Energy Storage, 60(June 2022), 106591. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.106591

Moustafa, S., Wei, G., El-Hamid, M. A., Sun, F., & Du, X. (2025). Comparative study of different multilayered PCM finned heat sinks using low melting point alloys and paraffin: A numerical analysis. International Journal of Heat and Fluid Flow, 112(December 2024), 109752. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2025.109752
Muzhanje, A. T., & Hassan, H. (2024). Thermo-physical properties of nanoparticle-enhanced phase change materials for winter and summer energy storage applications: Experimental work. Journal of Energy Storage, 97(PB), 112937. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.112937
Nayak, K. C., Saha, S. K., Srinivasan, K., & Dutta, P. (2006). A numerical model for heat sinks with phase change materials and thermal conductivity enhancers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 49(11–12), 1833–1844. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.10.039
Nedumaran, M. S., Nagarajan, G., & Hooman, K. (2022). Numerical analysis of multiple phase change materials based heat sink with angled thermal conductivity enhancer. Journal of Energy Storage, 55(PA), 105316. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105316
Saha, S. K., Srinivasan, K., & Dutta, P. (2008). Studies on Optimum Distribution of Fins in Heat Sinks Filled With Phase Change Materials. Journal of Heat Transfer, 130(3). https://doi.org/10.1115/1.2804948
Sahoo, S. K., Das, M. K., & Rath, P. (2016). Application of TCE-PCM based heat sinks for cooling of electronic components: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 59, 550–582. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.238
Salih, S. S. O., Hamakhan, I. I. A., & Abdulkader, A. A. A. (2022). Investigation of Thermal Performance of 3D Printing Integrated Phase Change Materials in Building Structure. International Journal of Heat and Technology, 40(3), 843–848. https://doi.org/10.18280/ijht.400325
Tan, F. L., & Tso, C. P. (2004). Cooling of mobile electronic devices using phase change materials. Applied Thermal Engineering, 24(2–3), 159–169. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2003.09.005
Wang, S. J., Devahastin, S., & Mujumdar, A. S. (2005). A numerical investigation of some approaches to improve mixing in laminar confined impinging streams. Applied Thermal Engineering, 25(2–3), 253–269. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2004.06.015

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Halil İbrahim Yamaç ^*
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

31 Temmuz 2026

Gönderilme Tarihi

9 Haziran 2026

Kabul Tarihi

26 Temmuz 2026

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2026 Cilt: 1 Sayı: 41

DOI

https://doi.org/10.47118/somatbd.1967315

IZ

https://izlik.org/JA28FZ67XA

APA

Yamaç, H. İ. (2026). Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 1(41), 1-12. https://doi.org/10.47118/somatbd.1967315

AMA

1.Yamaç Hİ. Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi. Soma MYO Teknik Bilimler Dergisi. 2026;1(41):1-12. doi:10.47118/somatbd.1967315

Chicago

Yamaç, Halil İbrahim. 2026. “Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi”. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi 1 (41): 1-12. https://doi.org/10.47118/somatbd.1967315.

EndNote

Yamaç Hİ (01 Temmuz 2026) Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi 1 41 1–12.

IEEE

[1]H. İ. Yamaç, “Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi”, Soma MYO Teknik Bilimler Dergisi, c. 1, sy 41, ss. 1–12, Tem. 2026, doi: 10.47118/somatbd.1967315.

ISNAD

Yamaç, Halil İbrahim. “Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi”. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi 1/41 (01 Temmuz 2026): 1-12. https://doi.org/10.47118/somatbd.1967315.

JAMA

1.Yamaç Hİ. Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi. Soma MYO Teknik Bilimler Dergisi. 2026;1:1–12.

MLA

Yamaç, Halil İbrahim. “Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi”. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, c. 1, sy 41, Temmuz 2026, ss. 1-12, doi:10.47118/somatbd.1967315.

Vancouver

1.Halil İbrahim Yamaç. Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi. Soma MYO Teknik Bilimler Dergisi. 01 Temmuz 2026;1(41):1-12. doi:10.47118/somatbd.1967315

Katmanlı FDM Isı Alıcısında SP40, SP31 ve SP24 Diziliminin Erime ve Katılaşma Davranışına Etkisinin Sayısal İncelenmesi

Öz

Anahtar Kelimeler

Numerical Investigation of the Effect of SP40, SP31, and SP24 Arrangement on Melting and Solidification Behavior in a Layered FDM Heat Sink

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster