بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از سقف هاي گنبدي علاوه بر کاربردهاي معماري و ساختمانی نقش مهمی در تهویه ساختمانها در مناطق گرمسیري دارند. این سقف ها براي کاهش بار برودتی ساختمانها یکی ازشاهکارهاي مهندسی مکانیک در ایران است. هدف این تحقیق تاثیر انرژي تشعشع و دریچه خروجی بر میزان دبی جریان تهویه طبیعی هواي چرخشی در ساختمانهاي با سقف گنبدي است
مدل آشفتگی مورد استفاده K-ɛ Realizable با ضرایب وزنی پیش فرض و توابع دیواره ثابت استفاده شده است. مدل دو بعدي فرض شده است. معادلات مدلسازي شامل معادلات ناویر- استوکس و معادله انرژي است. گسسته سازي معادلات حاکم به ترتیب براي فشار، مومنتوم، آشفتگی و انرژي به صورت وزن دار شده نیروهاي حجمی، بالادست مرتبه دوم، بالا دست مرتبه اول و بالا دست مرتبه دوم صورت گرفته است. مشخص شد که کارایی سقف هاي گنبدي در مکان هایی که انرژي تابشی بالایی جذب می کنند مثل مناطق گرم و خشک ایران بسیار مناسب است. با افزایش دریچه ها یا با افزایش ابعاد دریچه ها می توان به میزان تهویه بیشتري رسید.
-1 مقدمه
استفاده از سقفهاي گنبدي علاوه بر کاربردهاي معماري و ساختمانی 1]، [2 نقش مهمی در تهویه ساختمانها در مناطق گرمسیري دارند. براي کاهش بار برودتی ساختمانها یکی از شاهکارهاي مهندسی مکانیک در ایران هستند. اولین کاربرد این سقفها در پوشاندن سطوح وسیع نظیر مساجد، تکایا، امامزاده ها و غیره بوده است. این سقف ها نقش مهمی را در معماري ایرانی بازي کرده و تاثیر بزرگی در کاهش ظرفیت سرمایشی ساختمانها دارند. روشهاي سرمایش طبیعی ساختمانها از دیر باز در مناطق کویري ایران رایج بوده است. معماران و مهندسان ایرانی از قرنها پیش با استفاده از جریان باد، اختلاف دما در شب و روز و در طول سال توانسته اند شاهکارهایی ایجاد کنند که در شرایط بسیار گرم کویري ایران بدون مصرف انرژي براي خود آسایش سرمایی به وجود آورند. تحقیقات اولیه نشان می دهند که دریافت انرژي خورشیدي توسط یک سقف گنبدي تقریبا با یک سقف صاف برابر است .
مطالعه این سیستمها می تواند در طراحی ساختمانهاي جدید براي کاهش انرژي، مورد استفاده قرار گیرد. در سقف هاي گنبدي با قرار دادن سوراخی در راس گنبد و فشار منفی ایجاد شده در این محل جریان هوایی از داخل ساختمان به طرف این سوراخ برقرار می شود که می تواند مقداري از حرارت انتقال یافته از طریق پوسته گنبد به داخل را دریافت نماید و سطح زیرین گنبد را خنک تر نموده و باعث کاهش تبادل حرارت تشعشعی این سطح با سطوح داخل ساختمان گردد. به این ترتیب دریافت انرژي خورشیدي از طریق بام ساختمان به حداقل ممکن می رسد. برقراري جریان طبیعی هوا در داخل ساختمان می تواند به آسایش حرارتی ساکن در تابستان کمک فراوانی بکند. [4] شکل - 1 - یک الگوي نموداري از جریان هواي یک ساختمان با سقف گنبدي را نشان می دهد.
شکل - 1 - جریان هواي یک سقف گنبدي با یک سرپوش باز
علاوه بر ساختمانهاي بزرگ، سقفهاي گنبدي در ایران براي مخازن بزرگ آب نیز کاربرد دارند. در مخازن آب نشان داده شده در شکل - 2 - اختلاف فشار بین هواي داخلی بالاي فضاي سطح آب از برج منحنی شکل و هواي آزاد شده از بالاي گنبد سبب یک جریان هواي طبیعی روي سطح آب می شود. این فرایند سبب تبخیر آب و سرد شدن آن می شود.
شکل - 2 - جریان هواي یک مخزن آب مجهز شده با سقف گنبدي و چندین جفت برجهاي منحنی شکل
-2 بیان مسله
در شکل - 3 - دامنه محاسباتی، فاصله ها، نمایه هندسی، طول، عرض، ارتفاع و قطر مشخص است. ساختمان یک طبقه با سقف گنبدي به صورتی که دو دریچه ورودي در دیوار هاي جانبی و یک دریچه خروجی در سقف گنبدي جاي گرفته است. فرض می شود که تنها تابش خورشیدي بر سقف گنبدي ثاثیر گذار است
