نمای دو پوسته (facade) ساده، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (نمای دو پوسته)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی جریان هوا درون نمای دو پوسته (facade) ساده با استفاده از نرم افزار ANSYS Fluent می‌باشد.

هوای جمع شده درون نمای دو پوسته از گرمایش حاصل از تابش نور خورشید استفاده می‌کند و در اثر شناوری (buoyancy) به سمت بالا حرکت می‌کند. این امر باعث گرمایش و سرمایش داخل ساختمان می‌شود.

مدل حاضر را به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس دیزاین مدلر (ANSYS Design Modeler) طراحی کرده‌ایم. هندسه مدل مربوط به نمای دو پوسته به ابعاد 0.6 متر * 3.2 متر * 5 متر به شکل مکعب مستطیل است که از یک مجرای جریان هوا و یک بخش شیشه‌ای برای دریافت گرمای تابش خورشیدی تشکیل شده است.

یک پنل ورودی مستطیلی (0.2 متر) در پایین دیوار شیشه‌ای و یک پنل خروجی مستطیلی (0.2 متر) بالای دیوار شیشه‌ای قرار دارد.

سپس مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) مش بندی کردیم. مش بندی حاصر از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 490725 سلول با شبکه بندی ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

هدف این پروژه، بررسی اثر شناوری بر رفتار هوای گرم شده در داخل نمای دو پوسته است. فضای داخلی این نما از یک قسمت شیشه‌ای به عنوان منبع گرمای خورشیدی و یک مجرای داکتی شکل برای عبور جریان هوا تشکیل شده است.

بنابراین فرض بر این است که قسمت شیشه‌ای مدل دارای مقدار ثابتی از تولید حرارت (heat generation) برابر با 6940 W/m³ است.

دیوارهای ساختمان‌ها آجری بوده و دارای شرایط مرزی انتقال حرارت همرفتی (convection) هستند. بدین ترتیب، شرایط همرفتی فعال می‌شود؛ به طوری که دمای هوای داخل ساختمان‌ها برابر با 300 کلوین و ضریب انتقال حرارت برابر با 23 W/m²K می‌باشد.

جریان هوای ورودی به این نمای دو پوسته دارای دمای 304.55 کلوین و فشاری برابر با فشار اتمسفر است.

همچنین برای بررسی اثر شناوری، چگالی هوا براساس قانون گاز ایده‌آل (ideal gas) تغییر می‌کند و نیروی گرانشی معادل 9.81 m/s² در مدل تعریف می‌شود.

نتایج

پس از پایان فرایند حل، در پایان فرآیند حل، کانتورهای (contour) دو بعدی و سه بعدی مربوط به فشار، سرعت، دما و همچنین بردارهای (vector) سرعت دو بعدی و سه بعدی را به دست آورده‌ایم.

همان‌طور که از رفتار بردارهای سرعت مشاهده می‌شود، جریان هوا در فضای داخلی نما دو پوسته به سمت بالا حرکت می‌کند که نشان دهنده اثر شناوری سیستم تهویه است.