اثر تشعشع بر ساختمان گنبدی شکل، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه (ساختمان گنبدی شکل)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی انتقال حرارت درون یک ساختمان گنبدی شکل با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

در مسأله حاضر، فرض می‌شود که انتقال حرارت در دو حالت همرفتی (convection) و تابشی (radiation) صورت می‌گیرد. درواقع، منبع گرمایش داخلی ساختمان با انرژی خورشیدی تأمین می‌شود و همچنین منبع حرارتی مورد استفاده در طبقه همکف ساختمان گنبدی شکل است.

انتقال حرارت بین دیوارهای کناری، سقف و گنبد آن با جریان هوای آزاد محیط اطراف با دمای 309 کلوین و ضریب انتقال حرارت 10 W/m²K انجام می‌شود.

همچنین، منبع حرارتی (heat source) مورد استفاده در کف ساختمان گنبدی شکل به میزان 30 W/m² با فرض ضخامت 20 سانتی‌متر برای کف ساختمان گنبدی شکل، شار حرارتی حرارتی به کف ساختمان گنبدی شکل اعمال می‌کند.

هندسه مدل حاضر سه بعدی بوده و با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) طراحی شده است.

مش بندی مدل حاضر را با استفاده از نرم افزار اننسیس مشینگ (ANSYS Meshing) انجام می‌دهیم. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 674066 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

انتقال حرارت تشعشعی نیز برروی دیواره‌های کناری، سقف و گنبد ساختمان به دلیل تابش نور خورشید و با فرض ضریب جذب 0.8 برای سطوح انجام می‌شود. بنابراین، از مدل تشعشع (radiation model) برای شبیه سازی مسئله حاضر استفاده می‌شود.

از آنجایی که فرض بر این است که ماده ساختمان گنبدی شکل و شیشه‌های به کار رفته برروی آن دارای ضریب جذب بالایی است، روش روزلند (Rosseland) مناسب است. مدل بار خورشیدی (solar load model) نیز برای اعمال اثر تشعشع خورشیدی استفاده شده است.

نتایج

از آنجایی که هدف اصلی مسأله، بررسی انتقال حرارت در داخل ساختمان گنبدی شکل است، نیازی به شرایط مرزی ورودی و خروجی نیست.

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

کانتور دما به وضوح توزیع را به دلیل تشعشع و همچنین گرمایش کف اعمالی نشان می‌دهد. همچنین از بردار سرعت، گردش جریان هوا در داخل ساختمان قابل مشاهده است. حداکثر گردابه (vortex) فقط در ناحیه گنبدی رخ می‌دهد؛ زیرا مستقیماً در معرض تابش خورشیدی است.