تهویه دود با استفاده از جت فن در تونل، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (جت فن)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی تهویه دود با استفاده از جت فن در تونل با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

تهویه طولی (longitudinal ventilation) استفاده می‌شود که کمترین هزینه نصب و راه اندازی را دارد. متداول‌ترین روش، استفاده از فن جت فویل است که در آن تخلیه با سرعت نسبتاً بالا باعث ایجاد جریان هوا از طریق تونل می‌شود. با پخش شدن هوا از فن، انرژی را به جریان هوای تونل منتقل می‌کند و فشار استاتیکی را افزایش می‌دهد.

مجرای اگزوز (exhaust) گازهای داغ و دود تولید شده توسط خودروها را حذف می‌کند و از حجم تونل آتش می‌زند. در برخی موارد، ظرفیت استخراج ممکن است سرعت طولی تونل را تحت عملیات منظم محدود کند.

هر سیستم تهویه تونلی از فن جت تونلی، فن‌ بزرگ محوری، یا ترکیبی از این دو برای ایجاد تهویه کنترل آلودگی و تهویه دود در آتش سوزی تونل استفاده می‌کند.

این پروژه، یک شبیه سازی سه بعدی از یک تونل را که در آن چندین ماشین حرکت می‌کنند، مدل سازی کرد. گازهای داغ اگزوز را بیرون می‌کشند و سه جفت فن در بالای تونل قرار می‌گیرند که با مکش آلودگی را از بین می‌برند.

با ایجاد جریان در جهت فن، آلاینده (که به دلیل چگالی کمتر از هوا بالا می‌رود) به خارج از تونل حرکت می‌کند.

هندسه مدل شامل یک دامنه محاسباتی به شکل مستطیل سه بعدی است که طول آن در راستای X و Y و Z به ترتیب 60 متر و 10 متر و 9 متر است. همچنین، چهار خودرو در نقاط مختلف تونل وجود دارد. در بالای تونل سه جفت فن در فاصله 25 متری وجود دارد. هندسه مدل با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) طراحی شده است.

سپس برای مش بندی از نرم افزار (ANSYS Meshing) استفاده شده است. سلول‌ها همه از نوع چهاروجهی (tetrahedra) هستند. پس از وارد کردن مش به نرم افزار فلوئنت (Fluent)، المان‌ها به شکل چندوجهی (polyhedral) تبدیل می‌شوند؛ زیرا تعداد سلول‌ها به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. تعداد 1224231 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

برای این شبیه سازی، از ابزار فن (Fan) در نواحی محاسباتی استفاده شده است تا تغییرات فشار به گازها اعمال شود. همچنین، معادله انرژی (energy equation) نیز فعال شده است تا تغییرات دما مورد بررسی قرار گیرد.

نتایج

در پایان فرآیند حل ، کانتورهای (contour) دو بعدی مربوط به فشار، سرعت و کسر حجمی (volume frcation) آلودگی و هوا به دست می‌آید. همچنین، کانتورها در هر پنج تکرار قابل مشاهده است.

فشار استاتیکی در قسمت‌های مختلف تونل ناشی از طرفداران قابل مشاهده است. همچنین این آلودگی را که از اگزوز خارج می شود، به صورت خطوط جریان (streamline) ارائه می‌دهد و مسیر دقیق را از طریق فن‌ها نشان می‌دهد.