شبيه‌سازي عددي جريان سيال، انتقال‌حرارت و پخش آلودگي از دو سيلندر پشت‌ سرهم با مقطع لوزي‌شكل

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

افزايش جمعيت در جوامع شهري به همراه مزاياي خود باعث افزايش تقاضاي مصرف انواع فرآورده‌ها نفتي، تردد وسايل نقليه و همچنين باعث استقرار صنايع و كارگاه‌هاي توليدي متعددي در حاشيه شهرها مي‌شود كه اين موضوع منابع توليد روزانه و مستمر ذرات آلاينده و آلودگي‌هوا در محيط‌هاي شهري را افزايش مي‌دهد و سلامتي انسان‌ها و محيط زيست را با خطرات زياد و جبران ناپذيري مواجه مي‌كند. در محيط‌هاي شهري يكي از پارامترهاي تاثير گذار در آلودگي هوا ساختمان‌ها مي‌باشد چرا كه پخش آلودگي در جريان عبوري از يك يا چند ساختمان و در فواصل متفاوتي بين آن‌ها روي مي‌دهد. از پارامترهاي تاثيرگذار در اين زمينه مي‌توان به عدد رينولدز جريان، هندسه ساختمان، نحوه چيدمان ساختمان‌ها، فاصله بين ساختمان‌ها و جايگاه منابع توليد آلودگي اشاره كرد. در اين پژوهش، جريان سيال، انتقال حرارت و پخش آلودگي بر روي دو سيلندر پشت سرهم و تك سيلندر با مقطع لوزي به صورت دوبعدي براي فواصل بين سيلندري بدون بعد (1،2،3،4=*G) بررسي شد. همچنين موقعيت منابع توليد آلودگي بر نحوه پخش آن مطالعه شد. اين پژوهش در محدوه اعداد رينولدز بالا (4^10×2 تا 5^10) با استفاده از مدل آشفتگي SST k-ω درنرم‌افزار فلوئنت انجام شده است. براي شبيه‌سازي ميدان آلودگي و نحوه توزيع آلاينده‌ها از سه مدل انتقال گونه‌هاي شيميايي، جريان دو فاز گسسته و جريان دو فاز پيوسته استفاده شده است و نحوه توزيع ميزان آلاينده محبوس شده مورد بررسي قرار گرفته است. آلاينده‌هاي مورد بررسي در پژوهش حاضر دي‌اكسيد كربن (CO_2) و مونوكسيدكربن (CO) مي‌باشند كه از جمله آلاينده‌هاي مطرح و تاثيرگذار در جوامع شهري هستند. عوامل متعددي بر انتشار آلودگي تاثيرگذار است كه در اين پژوهش سعي شده است بعضي از اين عوامل مانند تغيير عدد رينولدز، تغيير فاصله بين سيلندري و موقعيت محل انتشار الودگي بررسي شوند. نتايج حاكي از آن است الگو‌هاي جريان ايجاد شده در هر يك از فواصل بين سيلندري نقش بسزايي در انتقال حرارت، نحوه انتشار آلودگي و ميزان آلاينده به دام افتاده دارد و اين الگوها تحت تأثير طيف وسيعي از عوامل مانند عدد رينولدز، هندسه و خواص سيال مي‌باشد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه مدل انتقال گونه‌هاي شيميايي و جريان دو فاز گسسته نتايج مشابه‌اي در نحوه توزيع آلودگي و محل‌هاي متراكم از آلودگي را ارائه مي‌دهند و همچنين تغييري در رژيم جريان ايجاد نمي‌كنند اما مدل جريان دو فاز پيوسته باعث تغيير در رژيم جريان شده و به تبع آن توزيع آلاينده‌ها در مقايسه با دو مدل ديگر در فاصله بين سيلندري مشابه متفاوت مي‌باشد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه در خارج از مسير فون كارمن و گردابه‌هاي ايجادشده، انتشار آلودگي ناچيز است. با توجه به نتايج بدست آمده در عدد رينولدز 104×2 و در موقعيت‌هاي مختلف منابع انتشار آلودگي، در دو مدل انتقال گونه‌هاي شيميايي و جريان دو فاز گسسته براي فاصله بين سيلندري 3=G^* نسبت به ديگر فواصل، ميزان آلايندگي با غلظت كمتري نسبت به ديگر حالت‌ها مشاهده شد. با افزايش فاصله بين سيلندري ميزان ذرات محبوس شده در محدوده دو سيلندر افزايش مي‌يابد درحالي كه غلظت آلاينده‌ها روندي كاهشي دارند. به طور كلي از دو آلاينده دي‌اكسيد كربن (CO_2) و مونوكسيدكربن (CO) توزيع‌هاي كاملا مشابه بدست آمد و در شرايط يكسان به جهت بررسي خصوصيت آلاينده‌ها، به طور تقريبي ميزان غلظت‌ها يكساني پديد آمد اما در نزديكي سيلندرها كه عموما غلظت‌هاي بالا آلاينده‌ها ديده مي‌شود، دي‌اكسيد كربن ميزان آلاينده بيشتري را منتشر مي‌كند. با افزايش عدد رينولدز در نزديكي و محدوده بين دو سيلندر غلظت‌ها افزايش مي‌يابد و به عبارت ديگر آلاينده بيشتري محبوس مي‌شود.

223120

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان