بادگیر، شبیه سازی عددی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه بادگیر

در این پروژه، به شبیه‌ سازی عددی جریان اطراف یک بادگیر با استفاده از نرم‌ افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته‌ایم. ما این پروژه را با روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) را شبیه سازی کرده و سپس تجزیه و تحلیل کرده‌ایم.

بادگیر هوا را با مکش به داخل ساختمان منتقل می‌کند تا هوای گرم و آلوده را به بیرون هدایت کند. ساختمان داخلی بادگیر به گونه‌ای طراحی شده است که هوا وارد آن شده و بین دیوارها محبوس می‌شود. درنتیجه، هوا با حرکت روبه پایین خود به سمت داخل ساختمان حرکت می‌کند.

بادگیر از برجی برای تهویه و خنک کردن فضای داخلی ساختمان تشکیل شده است که در پشت بام ساختمان قرار می‌گیرد. این بادگیرها معمولاً بلند هستند و مهندسان آنها را به صورت یک‌طرفه، چهارطرفه و هشت‌طرفه می‌سازند. مکانیزم بادگیر بدین صورت است که باد مورد نظر را از محیط بیرون به فضای داخلی ساختمان می‌کشد.

گاهی اوقات در داخل ساختمان‌ها حوضچه‌های مخصوصی وجود دارد که باد از میان آنها می‌گذرد و در اثر تبخیر سطحی خنک می‌شود. درنتیجه، بادهای مرطوب و خنک ایجاد می‌شود.

این مسأله مربوط به شبیه سازی جریان هوا و تهویه داخل بادگیر است. این بادگیر به شکل هشت‌ضلعی است و ساختمان نسبتاً ساده‌ای دارد. مدل حاضر شامل برج بادگیر برای کشیدن هوای بیرون به داخل یا مکش هوای داخلی، فضای مخصوص اتاق برای گردش هوا در داخل آن، و دیواری برای فضای اطراف ساختمان این بادگیر نیز می‌باشد.

این ساختمان بادگیر در فضای بزرگی از دامنه محاسباتی به عنوان محل جریان هوای آزاد قرار گرفته است. جریان باد به صورت افقی با سرعت 10 متربرثانیه به سمت ساختمان بادگیر حرکت می‌کند. همچنین فشار مدل برابر با فشار اتمسفر است.

این پروژه به بررسی جریان هوای ورودی به ساختمان بادگیر و جریان هوای داخل آن می پردازد.

ما هندسه مدل را با استفاده از نرم‌ افزار ANSYS Design Modeler به صورت سه‌بعدی طراحی کرده‌ایم. سپس این مدل را با استفاده از نرم‌ افزار ANSYS Meshing مش بندی کردیم. مش بندی از نوع بدون سازمان است و تعداد 2332185 سلول با شبکه بندی ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

ما در این شبیه سازی فقط در مورد تحلیل سیالاتی بحث می‌کنیم و نیازی به تحلیل انتقال حرارتی نداریم. در این پروژه، مدل‌سازی هندسی برای رفتار سیال دارای اهمیت است.

در فضای داخلی برج بادگیر، سطوحی را به عنوان موانع طراحی می‌کنیم؛ به گونه‌ای که برخی از ورودی‌های بادگیر در معرض جریان مستقیم باد قرار می‌گیرند. بدین ترتیب خاصیت کشش و مکش در داخل بادگیر در دو طرف سطوح داخلی برج ایجاد می‌شود. درنتیجه، گردش جریان هوا در فضای داخلی اتاق زیر بادگیر ایجاد می‌شود.

نتایج شبیه سازی بادگیر

پس از شبیه سازی، کانتورهای سرعت و فشار را به دست می‌آوریم. همچنین، بردارهای سرعت و خطوط مسیر جریان را به دست می‌آوریم.

کانتورها نشان می‌دهد که فشار در قسمتی از بادگیر که در مقابل بادهای مستقیم قرار دارد، بیشتر از فشار در قسمت از پشت به جهت باد می‌باشد.

همچنین بردارها و خطوط مسیر جریان به خوبی نشان می‌دهد که جریان هوا از پنل‌های بالایی برج بادگیر وارد شده و پس از محبوس شدن در بین سطوح داخلی، به سمت پایین حرکت کرده و به فضای داخلی ساختمان منتقل می‌شود. پس به عنوان جمع بندی می‌توان گفت که سیستم این بادگیر به درستی کار می‌کند.