اثر تابش خورشید روی خانه، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه اثر تابش خورشید روی خانه

در زمان های مختلف روز، تابش، همرفت و رسانش درحالیکه جهت باد عوض میشود، می تواند روی زمین اثر بگذارد. در این پروژه یک خانه شیروانی مدل‌سازی شده است و تابش آفتاب بر روی آن در حالی که باد از یک طرف به درون دامنه می‌وزد، در نظر گرفته شده است.هوای داخل تحت تأثیر دمای دیوارها و سقف قرار می گیرد و به دلیل همرفت (انتقال حرارت جا به جایی)  بین آنها حرکت می کند.

همچنین در این مسئله از پیکسل سازی (Pixelation) استفاده می شود که برای شبیه سازی با مرزهای تقارن، تناوبی یا نیمه شفاف توصیه می شود و نتایج قابل قبولی را به همراه خواهد داشت. افزایش پیکسل ها به کار محاسباتی کمتری نسبت به افزایش تقسیمات نیاز دارد . دو شبیه سازی در این پروژه با پیکسل های تتا و فی 1 و 2 انجام شده است و در نهایت تفاوت در نتایج بررسی شده اند.

هندسه این پروژه توسط نرم افزار ANSYS Design Modeler ترسیم شده است و دامنه محاسباتی آن مکعبی با ابعاد 24 متر، 11.6 متر و 19 متر در جهت های X، Y و Z می باشد.همچنین برای تولید شبکه محاسباتی از نرم افزار ANSYS Meshing استفاده کرده ایم. شبکه این پروژه به صورت بدون ساختار می باشد و تعداد سلول های محاسباتی 696480 می باشد.

روش های استفاده شده

در این پروژه به علت تراکم ناپذیر بودن جریان، از حلگر مبتنی بر فشار (Pressure based) استفاده شده است. با توجه به این که جا به جایی طبیعی در پروژه، انتقال حرارت غالب می باشد، بنابرین اثرات نیروی گرانش در نظر گرفته شده است. همچنین برای شبیه سازی تابش خورشید از مدل Discrete Ordinates (DO) استفاده کرده ایم.

نتایج

در پایان فرآیند حل، خطوط دوبعدی، کانتور های فشار و دما، بردارهای سرعت و خطوط جریان بدست آمده اند.  همانطور که در خطوط مشاهده می شود، سقف خانه (سمت در معرض تابش) در اثر تابش خورشید گرم می شود و هوای داخل خانه به دلیل اثر شناوری شروع به حرکت می کند. همچنین، در سمت راست خانه یک پیت تشکیل می شود که جریان را به گردش در می آورد. سایه پشت خانه به دلیل دمای کمتر آن نسبت به قسمت هایی که در معرض نور خورشید هستند قابل مشاهده است. در نهایت، درجه حرارت در خط وسط خانه روندی مانند نمودار زیر دارد و با نزدیک شدن به سقف افزایش می یابد. طرح قرمز نمودار تتا و فی پیکسل 1 است و رنگ سیاه برای پیکسل های تتا و فی 2 است که نتیجه دقیق تری را ارائه می دهد.