25415

شبيه‌سازي تأثير بادگير بر روي ميدان جريان و پراكندگي آلاينده در يك ساختمان مدل تحت تهويه طبيعي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1397-1400

1400/03/11

فرزاد بازديدي طهراني

مهندسي مكانيك

با توجه به گرايش روز افزون به زندگي در مراكز پر جمعيت شهري، تراكم انواع مختلف آلاينده‌هاي هوا در محل زندگي انسان‌ها با شيب تندي رو به افزايش است. حضور گازهاي آلاينده در اطراف ساختمان‌ها سلامتي انسان‌ها را با مخاطرات جدي مواجه ساخته است. از اينرو تحليل و پيش‌بيني پراكندگي آلاينده‌ها در داخل و اطراف ساختمان‌ها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. هدف از پايان‌نامه پيش رو، مطالعه تاثير چهار آرايش مختلف بادگير يك‌طرفه و پنجره بر ميدان جريان و توزيع غلظت آلاينده گازي در يك ساختمان مدل تحت تهويه طبيعي متقاطع است. در پژوهش حاضر ابتدا به بيان اهميت و روش‌هاي مختلف موجود براي بررسي پراكندگي آلاينده‌هاي گازي ، مقدمه‌اي بر تهويه طبيعي و تاثير حائز اهميت آن در خارج‌سازي هواي ساكن و آلوده فضاي داخل ساختمان پرداخته شده است. در ادامه مروري بر تحقيقات پيشين آزمايشگاهي و عددي انجام شده در راستاي مطالعه پراكندگي آلاينده و عملكرد تهويه طبيعي بادگيرها انجام شده است. سپس رهيافت تحقيق، شامل مباني رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ جاسازي شده (ELES) به عنوان يكي از مدل‌هاي پيوندي پركاربرد، معادلات، دامنه محاسباتي، شرايط مرزي و جزئيات مدل‌سازي عددي بكار رفته، توصيف شده است. در بخش آخر نتايج به دست آمده از رهيافت ELES با استفاده از داده‌هاي دو آزمايش تونل باد مختلف مورد اعتبارسنجي قرار گرفته و نتايج مربوط به عملكرد تهويه طبيعي چهار آرايش مختلف بادگير يك‌طرفه و پنجره به شكل مقايسه‌اي تحليل شده است. پارامترهاي مورد مطالعه شامل ميدان سرعت و توزيع غلظت متوسط‌گيري شده زماني آلاينده گازي و عمر متوسط هوا در صفحه عمودي مياني و دو ارتفاع تنفس مقياس شده مي شود. بر مبناي نتايج شبيه‌سازي‌ها تركيب بادگير يكطرفه (ورودي) / پنجره (خروجي) با بهره‌گيري از جت پر سرعت ديواره و ارتفاع پايين دريچه خروجي نسبت به دهانه ورودي، مناسب‌ترين عملكرد را در ميان همه آرايش‌هاي مورد بررسي دارد. در حالي كه در آرايش پنجره (ورودي) / بادگير يكطرفه (خروجي) و آرايش دوبادگير، پوشش ناحيه وسيعي از فضاي داخل ساختمان توسط آلاينده گازي بيان‌گر كاركرد ضعيف تهويه طبيعي آن‌ها بوده و بكارگيري اين آرايش‌ها به منظور ايجاد گردش هواي موثر و خارج‌سازي آلاينده گازي از داخل ساختمان، توصيه نمي‌شود.

1400/08/01

Simulation of Effect of Wind Catcher on Flow Field and Pollutant Dispersion in a Naturally Cross-Ventilated Model Building

6/1/2022 12:00:00 AM

Due to the increasing tendency to live in densely populated urban centers, the accumulation of different types of air pollutants in human habitation is increasing with a steep slope. The presence of polluting gases around buildings poses a serious threat to human health Therefore, analysis and prediction of pollutant dispersion inside and around buildings has been considered by researchers. The aim of this dissertation is to study the effect of four different arrangements of one-sided wind catcher and window on the flow field and the distribution of gaseous pollutant concentrations in a cross-ventilated model building. In the present study, first, the importance and various methods available to investigate the distribution of gaseous pollutants, an introduction to natural ventilation and its significant impact on the removal of stagnant air and indoor air pollution have been discussed. In the following, a review of previous experimental and numerical researches has been done in order to study the dispersion of pollutants and the performance of natural ventilation of wind deflectors. Then, the research approach, including the basics of the Embedded Large Eddy Simulation (ELES) simulation approach, is described as one of the most widely used link models, equations, computational range, boundary conditions, and details of the numerical modeling used. In the last part, the results obtained from the ELES approach are validated using the data of two different wind tunnel experiments and the results related to the natural ventilation performance of four different one-sided wind catcher and window arrangements are analyzed comparatively. The studied parameters include velocity field and distribution of time averaged concentration of gaseous pollutants and mean age of air (MAA) in the middle vertical plane and two scaled breathing heights. Based on the simulation results, the combination of one-sided wind catcher (inlet) / window (outlet) using the high-speed jet of the wall and the low height of the outlet relative to the inlet, has the most suitable performance among all the arrangements. While in the arrangement of window (inlet) / one-sided wind catcher (outlet) and double wind catcher arrangement, covering a large area of the indoor space by gaseous pollutants indicates the poor function of their natural ventilation and using these arrangements to create effective air circulation and expel gaseous pollutants from inside the building is not recommended.

تهويه طبيعي , بادگير يك‌طرفه , رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ جاسازي شده , ٍپراكندگي آلاينده گازي , ساختمان مدل

Natural Ventilation , One-sided Wind Catcher , Embedded Large Eddy Simulation (ELES) , Gaseous Pollutant Dispersion , Model Building