نمای دو پوسته دارای سایه انداز با مدل تشعشع، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (نمای دو پوسته)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی جریان هوا درون یک نمای دو پوسته (facade) دارای سایه انداز با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) می‌باشد.

برای این شبیه سازی از حلگر مبتنی بر فشار (pressure-based) و در حالت پایای زمانی (steady) استفاده شده است. همچنین با در نظر گرفتن اثر گرانش (gravity)، به بررسی رفتار جریان هوا پرداخته شده است.

هندسه مدل حاضر را به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس دیزاین مدلر (ANSYS Design Modeler) طراحی کرده‌ایم.این هندسه از یک محفظه مکعب مستطیل شکل و چندین ردیف از صفحات کرکره مانند تحت عنوان سایه انداز تشکیل شده است. این محفظه دارای ابعاد 3 متر، 1.5 متر و 0.2 متر می‌باشد. صفحات سایه انداز نیز دارای ضخامت نازک با شیب 45 درجه بوده و در 120 ردیف قرار گرفته‌اند.

سپس این مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) مش بندی کرده‌ایم. مش بندی حاضر از نوع بدون سازمان بوده و تعداد 4264442 سلول با شبکه بندی ایجاد شده است.

همچنین فرض براین است که جریان هوای محیط اطراف پوسته‌ها دارای دمای 300 کلوین و ضریب انتقال حرارت 10 W/m².K است. همچنین در فضای بین این دو دیوار از سایه انداز کرکره‌ای استفاده شده که به فرآیند تهویه در سیستم کمک می‌کند.

هدف از این پروژه، بررسی رفتار جریان سیال در یک حرکت رو به بالا و انتقال حرارت در فضای بین دو پوسته و بین صفحات سایه انداز می‌باشد.

روش‌های استفاده شده

معادله انرژی (energy equation) برای ثبت تغییرات دما فعال است. برای مدل توربولانسی از مدل استاندارد k-epsilon استفاده شده است.

برای حرکت جریان هوا به سمت بالا در این فضا براساس تغییرات چگالی ناشی از تغییرات فشار و دما، از شرایط مرزی فشار برابر با فشار اتمسفر در ورودی و خروجی این فضا استفاده شده است.

علت اصلی تغییرات دما، وجود انرژی خورشیدی برروی صفحات این نمای دو پوسته است. بنابراین، از مدل انرژی تابشی جهات گسسته (DO) و مدل ردیابی پرتو خورشیدی (solar ray tracing model) استفاده شده است.

نتایج

در پایان فرآیند حل، کانتورهای (contour) دو بعدی و سه بعدی مربوط به فشار، سرعت، دما و همچنین خطوط مسیر جریان (pathline) دو بعدی و سه بعدی را به دست آوردیم. کانتور دو بعدی در وسط فضای بین دو پوسته از نمای دو پوسته ترسیم شده است.

نمودار توزیع سرعت در یک مقطع دو بعدی (XOZ) از مدل در ارتفاع 2 متری از کف مدل در خط عبوری از مرکز هندسه و در راستای محور x بین 0.1- و 0.1+ رسم شده است. مدل هندسی دارای زاویه 45 درجه است.