مدل‌سازی جریان هوا و جابجایی ذرات شن اطراف تپه‌های کم ‌ارتفاع با بهره‌گیری از الگوی شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه قم، قم، ایران

2 کارشناسی ارشد دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

انتشار و توزیع ذرات گردوغبار از مهم­ترین مسائل در حوزه مطالعات محیط‌زیست می­باشد. انتقال ذرات گردوغبار تحت‌ تأثیر عوامل طبیعی و محیطی بوده و همواره اثرات مخربی بر محیط‌زیست و به‌ ویژه سلامتی افراد دارد. در پژوهش حاضر به شبیه­سازی عددی انتشار ذرات گردوغبار در اطراف تپه­های کم‌ارتفاع پرداخته شده ‌است. جابجایی ذرات گردوغبار تحت‌تأثیر عواملی چون سرعت جریان هوا، شرایط محیط، سطح و نیز جنس و ویژگی­های ساختاری خود ذرات می­باشد. به‌ منظور پیش­بینی دقیق میدان جریان و بررسی نحوه انتشار ذرات گردوغبار از روش عددی مبتنی بر الگوی شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ استفاده شده ‌است. صحت سنجی برای مدل، بر مبنای مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی انجام شده است و دقت مناسبی را برای مدل­سازی مبتنی بر الگوی شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ نشان می‌دهد. در پژوهش حاضر شبیه­سازی عددی جریان سیال با ماژول فلوئنت از بسته نرم­افزاری انسیس انجام گرفته است. نتایج این پژوهش شامل تغییرات غلظت ذرات گردوغبار تحت ‌تأثیر عواملی مانند سرعت جریان هوا و نیز قطر خود ذرات ارائه شده و مورد بحث و بررسی قرار گرفته ‌است. نتایج نشان از افزایش میزان غلظت ذرات شن با کاهش قطر آن­ها از 200 میکرون به 20 میکرون در این مطالعه می­دهد. همچنین هرچه سرعت جریان هوای ورودی به دامنه محاسباتی بیشتر باشد، میزان غلظت ذرات بر روی سطح تپه و محیط اطراف آن کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


Smiley face

  1. 1. Safaei Pirooz, A. A., Flay, R., and Jahani, B. “Wind Flow over Complex Terrain: Comparison of RANS and Hybrid RANS/LES Simulations”, The 15th International Conference on Wind Engineering, Beijing, China, 2019.

    1. Sridhar, N., “Numerical Prediction of Wind Flow over Complex Terrain with Shallow and Steep Hills”, PhD Dissertation, Texas Tech University, Faculty of Mechanical Engineering, 2015.
    2. Petry, A. P., Loredo-Souza, A. M., Filho, D. G. R. D. F., Mattuella, J. M. L., and Oliveira, M. G. K., “Wind Tunnel and CFD Analysis of Wind Flow over a Complex Terrain”, Proceedings of The 12th German Wind Energy Conference-DEWEK, Bremen, Germany, 2012.
    3. Bose, R., and Yeo, D., “Simulations of Flow over an Axisymmetric Hill”, National Institute of Standards and Technology, https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs /TechnicalNotes/NIST.TN.2141.pdf, 2021.
    4. Matai, R., and Durbin, P., “Large-Eddy Simulation of Turbulent Flow over a Parametric Set of Bumps”, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 866, pp. 503-525, 2019.
    5. Ding, L., and Street, R. L., “Numerical Study of the Wake Structure behind a Three-Dimensional Hill”, Journal of the Atmospheric Sciences, Vol. 60, No. 14, pp. 1678-1690, 2003.
    6. Huang, G., “Numerical Simulation of Solid Particle Transport in Atmospheric Boundary-Layer over Obstacles”, PhD Dissertation, Central College of Lyon, Faculty of Mechanics, Energetics, Civil and Acoustic Engineering, 2015.
    7. Kim, J. J., Baik, J. J., and Chun, H. Y., “Two- Dimensional Numerical Modeling of Flow and Dispersion in the Presence of Hill and Buildings”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 89, No. 10, pp. 947-966, 2001.
    8. Jamal, T., Chitta, V., and Walters, D. K., “Numerical Simulation of a Three-Dimensional Axisymmetric Hill: Performance Evaluation of Hybrid RANS–LES Models”, Journal of Fluids Engineering, Vol. 143, No. 10, 2021.
    9. Crasto, G. “Numerical Simulations of the Atmospheric Boundary Layer”, PhD Dissertation, University of Cagliari, Faculty of Engineering, 2007.
    10. Chrigui, M., “Eulerian-Lagrangian Approach for Modeling and Simulations of Turbulent Reactive Multi-Phase Flows under Gas Turbine Combustor Conditions”, Technical University of Darmstadt, Faculty of Mechanical Engineering, 2005.
    11. 12. Balogh, M., “Numerical Simulation of Atmospheric Flows using General Purpose CFD Solvers”, PhD Dissertation, Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Mechanical Engineering, 2014.