31084

تحليل تأثير محل قرارگيري دريچه‌هاي هوا بر ميدان جريان و پراكندگي آلاينده گازي‌ در يك ساختمان مدل تحت تهويه طبيعي در حضور ساختمان‌هاي اطراف

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1400

1403/4/24

دكتر فرزاد بازديدي طهراني

-

مكانيك

با توجه به مخاطرات ناشي از پراكندگي آلاينده‌ها در محيط‌هاي شهري، مطالعه نحوه‌ پراكندگي آلاينده‌ها در ساختار متراكم شهرها، اهميت ويژه‌اي دارد. در اين راستا، روش‌هاي ديناميك سيالات محاسباتي به عنوان ابزاري كارآمد، امكان آشكارسازي جزئيات ميدان جريان و توزيع غلظت آلاينده‌ها را فراهم مي‌سازند. به‌علاوه، بررسي عملكرد تهويه‌ي طبيعي در ساختمان احاطه‌شده توسط ساختمان‌هاي اطراف، اطلاعات ارزشمندي را ارائه مي‌دهد كه باتوجه به چالش‌هاي ناشي از بافت متراكم شهري، از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در پايان‌نامه حاضر به بررسي تأثير موقعيت دريچه‌هاي هوا بر الگوي جريان و پراكندگي آلاينده گازي در يك ساختمان مدل تحت تهويه طبيعي در حضور ساختمان‌هاي اطراف با استفاده از رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ پرداخته شده و سه حالت مختلف محل قرارگيري پنجره از جمله پنجره نرمال، پنجره بالا و پنجره پايين مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. شبيه‌سازي اين مسئله با بسته نرم‌افزاري انسيس فلوئنت 2021 انجام شده كه يك نرم‌افزار تجاري بر پايه روش حجم محدود است. براي اطمينان از درستي نتايج حاصل از شبيه‌سازي هاي انجام‌شده، از معيارهاي مختلفي استفاده شده و در نهايت نتايج حاصل از شبيه‌سازي با استفاده از نتايج حاصل از آزمايش تجربي، صحت‌سنجي گرديده‌اند. پس از اطمينان از درستي شبيه‌سازي‌ها، پارامترهايي همچون سرعت جريان در ساختمان و غلظت آلاينده در ارتفاع تنفس انسان در حالت نشسته و ايستاده با يكديگر مقايسه شده‌اند. هدف از مقايسه اين پارامترها تشخيص بهترين موقعيت قرارگيري پنجره به جهت دستيابي ساكنين به هواي باكيفيت بوده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه با افزايش ارتفاع پنجره، جريان ورودي به ساختمان قوي‌تر شده و با نزديك شدن پنجره به كف ساختمان، جريان ضعيف‌تر مي‌شود. بررسي الگوي جريان و كانتورهاي سرعت نشان مي‌دهد كه تغيير ارتفاع پنجره باعث تغييرات قابل توجهي در الگوي جريان مي‌شود، به‌طوري كه بيشترين ميانگين سرعت مربوط به حالت قرارگيري پنجره در موقعيت بالا مي‌باشد. از سوي ديگر به دليل تغييرات الگوي جريان، بيشترين مقدار ميانگين انرژي جنبشي توربولانسي، در حالت قرارگيري پنجره نرمال است. مطالعه غلظت آلاينده در صفحات مختلف نشان مي‌دهد كه در حالت پنجره بالا، غلظت آلاينده در صفحه مركزي عمودي تا 25 درصد كاهش مي‌يابد، اما در صفحات افقي نتايج متفاوتي به دست آمده است. در حالت پنجره پايين، غلظت آلاينده در صفحات افقي متناسب با ارتفاع انسان در حالت نشسته و ايستاده به‌ترتيب تا 29 درصد و 27 درصد كاهش يافته كه نشان‌دهنده اهميت فاصله پنجره از محل دريچه ورودي آلاينده گازي است. در نهايت، مي‌توان نتيجه گرفت كه افزايش ارتفاع پنجره منجر به تقويت جت ورودي و بهبود نرخ جريان هواي عبوري تا پنج برابر نسبت به حالت پنجره نرمال شده و از سوي ديگر نزديك شدن پنجره به منبع آلاينده سبب كاهش قابل توجه غلظت گاز آلاينده در صفحات افقي متناسب با ارتفاع نشسته و ايستاده انسان مي‌گردد. اين يافته‌ها اهميت بالاي موقعيت پنجره‌ها و منبع آلاينده را در تعيين كيفيت هواي داخل ساختمان‌ها مشخص مي‌سازد.

1403/05/20

Analysis of Effect of Opening Positions on Flow Field and Gaseous Pollutant Dispersion in a Naturally Ventilated Model Building in the Presence of Surrounding Buildings

1/1/1900 12:00:00 AM

Considering the hazards of pollutant dispersion in urban environments, studying how pollutants spread in densely built areas is crucial. Computational Fluid Dynamics (CFD) methods are effective tools that allow detailed visualization of airflow and pollutant concentration. Additionally, examining natural ventilation in buildings surrounded by other structures offers valuable insights for dense urban areas. This thesis explores how the position of air openings affects airflow and gaseous pollutant dispersion in a model building with natural ventilation, using Large Eddy Simulation (LES). Three scenarios are studied: windows at a normal height, high windows, and low windows. The simulations are conducted using ANSYS Fluent 2021, a commercial software based on the finite volume method. Various criteria are used to ensure the accuracy of the simulation results, which are then validated against experimental data. After confirming the accuracy of the simulations, parameters such as airflow speed in the building and pollutant concentration at human breathing height in seated and standing positions are compared. The goal of comparing these parameters is to identify the optimal window position for ensuring occupants have access to high-quality air. The findings show that increasing the window height strengthens the incoming flow, while lowering the window weakens it. Changes in window height significantly alter flow patterns, with the highest value of mean velocity inside the target building observed for the high window. On the other hand, due to changes in the flow pattern, the highest average turbulent kinetic energy occurs with the normal window position. Concentration studies at different heights show that in the upper window position, pollutant concentration in the central vertical plane decreases by up to 25%, though horizontal plane results vary. In the lower window position, pollutant concentration in horizontal planes decreases by up to 29% and 27%, corresponding to seated and standing human heights, respectively, indicating the importance of the window's distance from the pollutant source. Ultimately, it can be concluded that increasing window height enhances the incoming jet and improves the airflow rate by up to five times compared to the normal window position, while positioning the window closer to the pollutant source significantly reduces pollutant concentration in horizontal planes according to human height. These findings underscore the significant role of window position and pollutant source location in determining indoor air quality in buildings.

تهويه طبيعي , شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ , پراكندگي آلاينده گازي , ساختمان احاطه‌شده

Natural ventilation , large Eddy Simulation , Gaseous Pollutant Dispersion , sheltered building

Mahsa gholami

Dr. bazdidi Tehrani