تحليل تأثير لايه‌بندي حرارتي در لايه‌ مرزي اتمسفري بر روي ميدان جريان و پراكندگي آلاينده‌ها توسط رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ

كارشناسي ارشد

با توجه به گرايش روزافزون به زندگي در مراكز پرجمعيت شهري، امروزه تأثيرات نامطلوب آلودگي هوا بر بسياري از جنبه¬هاي زندگي انسان‌ها مشاهده مي‌شود. اين مهم، در سال¬هاي اخير، باعث افزايش نياز بشر به پيش¬بيني دقيق¬ توزيع غلظت آلاينده¬ها شده است. از ميان عوامل مؤثر بر پراكندگي آلاينده¬هاي خروجي از دودكش ساختمان¬ها و اگزوز خودروها دو عامل جريان¬هاي هوايي و نيروهاي شناوري از جمله مؤثرترين عوامل شناخته شده¬اند. روش¬هاي پر كاربرد كه امروزه براي بررسي پراكندگي آلاينده در اطراف ساختمان¬ها به كار مي¬روند عبارت¬اند از: اندازه¬گيري¬هاي تونل آب يا تونل باد، روش¬هاي تحليلي، فرمول¬هاي تجربي و شبيه¬سازي عددي ديناميك سيالات محاسباتي (CFD). پايان¬نامه حاضر، در راستاي پيش¬بيني ميدان جريان و توزيع غلظت آلاينده¬ها و همچنين تحليل نقش لايه¬بندي¬هاي مختلف حرارتي (پايدار، خنثي و ناپايدار) در انتقال مومنتوم، حرارت و پراكندگي آلاينده‌ها اطراف ساختمان بلند با نسبت ابعادي 1:1:2 در لايه‌مرزي اتمسفري است. در اين ميان از رهيافت شبيه¬سازي گردابه¬هاي بزرگ (LES) با مدل مقياس زيرشبكه اسماگورينسكي-ليلي ديناميكي، كه يكي از پركاربردترين وقدرتمندترين روش¬هاي شبيه¬سازي¬ جريان¬هاي آشفته به حساب مي¬آيد، براي حل ميدان جريان آشفته، ميدان دما و پراكندگي گاز آلاينده استفاده شده است. با مقايسه كمي و كيفي نتايج شبيه¬سازي و داده¬هاي موجود تونل باد توانايي رهيافت LES به¬منظور پيش¬بيني مقادير لحظه¬اي و متوسط پارامترها مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه در پشت ساختمان بلند يك ناحيه كم¬سرعت شكل مي‌گيرد. همچنين نتايج ميدان دما نمايانگر گراديان¬هاي شديد دمايي در مجاورت ساختمان مدل تحت دو حالت پايدار و ناپايدار حرارتي است. تحليل پراكندگي گاز آلاينده در اطراف ساختمان مدل، نشان دهنده مقادير غلظت متوسط بي¬بعد و نوسانات غلظت بي¬بعد ماكزيمم در مجاورت سطح زمين در پايين‌دست ساختمان مدل است. تأثير به سزاي حالت پايدار حرارتي بر روي ميدان جريان، تضعيف جريان چرخشي در ناحيه گردابه پشت ساختمان است. درصورتي كه در حالت ناپايدار حرارتي اين جريان چرخشي تقويت و باعث پراكندگي بيشتر گاز آلاينده مي‌شود. در بخش پاياني، شارهاي جابه¬جايي و پخش آشفته گاز آلاينده در لايه¬¬بندي¬هاي مختلف حرارتي مقايسه شده است و نشان داده شده كه رهيافت LES قادر به پيش¬بيني شارهاي جابه¬جايي و پخش آشفته گاز آلاينده است. واژه‌هاي كليدي: لايه‌بندي حرارتي، پراكندگي گاز آلاينده‌، لايه ‌مرزي اتمسفري، رهيافت شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ، مقياس زيرشبكه، شارهاي جابه¬جايي و پخش آشفته گاز آلاينده.

191090

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد جديدي

تبديل انرژي

دكتر فرزاد بازديدي طهراني