20090

۲۰۰۹۰

تحليل اثرات تهويه طبيعي بر ميدان جريان و پراكندگي آلاينده ها در يك ساختمان مدل

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

۱۳۹۵-۱۳۹۷

بهمن ماه ۱۳۹۷

دكتر بازديدي تهراني

دكتر محسن كيامنصوري

مكانيك

در پايان‌نامه‌ي حاضر، اثرات تهويه‌ي متقاطع بر روي ميدان جريان و پراكندگي آلاينده‌ها در داخل يك ساختمان مدل با بهره‌گيري از رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ (LES) بررسي ‌شده است. با توجه به رشد روزافزون شهرها و گسترش صنايع، توليد آلودگي نيز بيشتر شده و لذا لزوم توجه به موضوع پراكندگي آلاينده‌ها قابل درك است. در سال‌هاي اخير فعاليت‌هاي بسياري در زمينه‌ي شبيه‌سازي تجربي و عددي جريان و پراكندگي آلاينده‌ها در خارج از ساختمان انجام شده است. اما افزايش مدت ‌زمان حضور انسان‌ها در داخل ساختمان، نظر پژوهشگران را به پراكندگي آلاينده‌ها در داخل ساختمان نيز معطوف كرده است. ابتدا به بيان مقدمه‌اي بر پراكندگي آلاينده‌ها و تهويه‌ي طبيعي پرداخته شده است. روش‌هاي تعيين پراكندگي آلاينده‌ها و همچنين معادلات حاكم بر جريان سيال و آلاينده‌ها ذكر شده است. سپس به معرفي تحقيقات انجام شده در حوزه‌ي تهويه‌ي طبيعي و پراكندگي آلاينده‌ها اختصاص يافته است. پس از آن به بيان روش تحقيق، معادلات مدل‌هاي زيرشبكه‌ي استفاده شده در شبيه‌سازي‌ها، اسماگورينسكي - ليلي استاندارد (SSLM)، اسماگورينسكي – ليلي ديناميكي (DSLM) و WALE، دامنه‌ي محاسباتي، شرايط مرزي و ساير موارد مورد نياز براي شبيه‌سازي پرداخته شده است. سه ساختمان با شكل دريچه‌هاي ورودي و خروجي متفاوت افقي، مربعي و عمودي مورد بررسي قرار گرفته‌اند تا بدين ترتيب تأثير شكل پنجره بر ميدان‌هاي جريان و غلظت تحليل شود. ضمن صحت‌سنجي نتايج، مدل زيرشبكه‌ي مناسب براي شبيه‌سازي مورد نظر، مدل WALE، معرفي شده است. ساختمان با پنجره‌هاي عمودي داراي كمترين ميزان آلاينده است. بنابراين، عملكرد تهويه‌ي متقاطع در آن نسبت به ساير ساختمان‌ها بهتر است. همچنين، مشاركت شارهاي جابجايي و ديفيوژن آشفته در فرآيند انتقال آلاينده بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه در نزديكي ورودي ساختمان، هر دو شار تأثير به سزايي در فرآيند انتقال آلاينده دارند. اما با پيشروي به سمت خروجي، تأثير شار جابجايي بسيار بيشتر از شار ديفيوژن آشفته مي‌شود. واژه‌هاي كليدي: تهويه طبيعي، پراكندگي آلاينده‌ها، رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ، مدل زيرشبكه

1397/12/07

Analysis of Effects of Natural Ventilation on Flow Field and Pollutant Dispersion in a Model Building

2/26/2020 12:00:00 AM

In the present dissertation, the effects of cross-ventilation on flow field and passive pollutant dispersion have been analyzed, using the large eddy simulation (LES) approach. Due to the development of cities and industries, scientists have focused on passive pollutant dispersion in urban areas. Also, the issue of pollutant dispersion inside the buildings has become of great concern since, nowadays, people are spending most of their times indoor. At first, the present dissertation, passive pollutant dispersion, natural ventilation, and their different aspects have been addressed. In the next chapter, a detailed review of the literature has been presented. Moreover, the methods used for the simulations have been explained. Furthermore, three different sub-grid scale (SGS) models, namely, standard Smagorinsky-Lilly, dynamic Smagorinsky-Lilly, and WALE, employed for the simulations have been explained. Boundary conditions and computational domains of the present simulations have also been discussed. Next, the results of the simulations have been presented. The results of the flow and the passive pollutant fields have been compared with the available wind-tunnel data. The WALE sub-grid scale model has been selected as the most suitable SGS model among the above-mentioned ones since it predicts the passive concentration field more accurately with less required CPU time. Furthermore, the effects of the shape of openings on flow field and passive pollutant dispersion have been investigated using three different building configurations, namely, horizontal opening, square opening, and vertical opening. The results show that the third case, building with vertical openings, is the least contaminated one. Therefore, the performance of cross-ventilation in this case is the most effective one. Moreover, the contribution of the convective flux and turbulent diffusion flux to the passive pollutant transportation has been studied. Present findings show that the participation of the turbulent diffusion flux in the passive pollutant transportation becomes lower as the flow makes progress toward the downstream. Keywords: Cross-ventilation, pollutant dispersion, large eddy simulation (LES), sub-grid scale model