بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله شبیهسازی دو بعدی تاثیر نسبت ارتفاع دو ساختمان بر انتشار آلایندهها در مجرای یک خیابان با نسبت ارتفاع ساختمانها برابر 0/5و 2، با استفاده از نرم افزار فلوئنت انجام شده است. مدلهای توربولانسی دو معادلهای k-epsilon RNG به همراه مدل انتقال گونه ها بدون واکنش2، به ترتیب برای بررسی میدان باد و پخش آلودگی در داخل مجراهای خیابان به کار گرفته شده اند.
دامنه حل عددی نیز توسط نرم افزار گمبیت شبکهبندی شده است. برای شبیه سازی انتشار آلودگی حاصل از وسائط نقلیه، یک خط منبع آلودگی در وسط خیابان قرار داده شده است. در سرعتهای 0/5 متر بر ثانیه، 3 متر بر ثانیه و 15 متر بر ثانیه نتایج شبیه سازی انتشار آلایندهها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشاندهندهی تهویهی بهتر آلایندهها در نسبت ارتفاع ساختمانها برابر 2 در مقایسه با نسبت ارتفاع ساختمانها برابر 0/5 است.
-1 مقدمه
آلودگی هوا، وجود یک یا چند آلوده کننده مانند گرد و غبار، دود، گازها و غیره در هوای آزاد با کمیت ها، ویژگی ها و زمان ماندگاری است که برای انسان، گیاه یا حیوانات خطرناک باشد. وسایل نقلیه منبع اصلی انتشار اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن ها در نواحی شهری می باشند. اکثر این آلودگی های تولید شده در مجاورت چهارراهها و خیابان ها باقی می ماند و روی انسان ها اثر می گذارد. کارهای زیادی برای شبیه سازی آلودگی با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری - دینامیک سیالات محاسباتی - صورت گرفته است.
بایک و کیم [1]، چان و همکارانش [2]، با استفاده از مدل توربولانسی دو معادلهای k-epsilon برای میدان جریان به بررسی آلودگی در خیابان پرداختند. برکوویچ و همکاران [3] چند تست عملی در شرایط آزمایشگاهی روی جریان باد منحرف شده و ارتفاع های نامساوی ساختمان انجام دادند. آنها نتیجه گرفتند که رقیق سازی آلودگی در مجرای خیابان با کوتاهتر شدن مجرای خیابان و بیشتر کردن سرعت باد بهتر می شود. کیم و بایک [4] اثر شدت آشفتگی جریان ورودی را روی توربولانس بررسی و نشان دادند که با افزایش شدت توربولانس جریان ورودی، انتشار آشفتگی افزایش یافته و غلظت در مجرا کاهش یافته است.
-2 معادلات حاکم برای میدان جریان
به دلیل خاصیت آشفتگی جریان های واقعی، باید از معادلات بقا متوسط گیری کرد. با متوسط گیری از معادله مومنتوم یک ترم اضافی به وجود می آید. عبارت - ̅̅̅̅̅ - تنش های آشفتگی است و با فرضیه بوزینسک به گرادیان های سرعت متوسط مربوط می شود.
-3 معادلات حاکم برای انتقال آلودگی
برای مسائل چند فازی معادله غلظت به صورت کوپل با بقیه معادلات بقا حل می شوند. نرم افزار فلوئنت با استفاده از انتقال گونه ها بدون واکنش ، انتقال گونه ها در جریان را حل می کند.
-4 روش حل عددی
روش عددی سیمپل3 به همراه گسسته سازی مرتبه دوم برای میدان های جریان و غلظت استفاده شده است . مدل های توربولانسی دو معادله ای برای مدلسازی میدان جریان و مدل انتقال گونه ها برای مدل سازی میدان غلظت به کار برده شده است. برای تنش های برشی در سطح دیوار صاف از روش بهبود شرایط دیوار استفاده می شود که زیر لایه لزج را با در نظر گرفتن تابع استهلاک حل می کند.
-5 تشریح مسأله
یک مجرای خیابان اساساً به یک خیابان نسبتاً تنگ گفته می شود که ساختمان ها در دو طرف به صورت ادامه دار قرار دارند. ارتفاع ساختمان برابر H و پهنای ساختمان برابر W است. انتخاب نام ساختمان ها براساس جهت وزش باد است. به ساختمانی که در مسیر باد است، ساختمان بالادست جریان گفته می شود. به ساختمانی که پشت به باد قرار دارد، ساختمان پایین دست جریان گفته می شود - شکل. - 1 به دیوار ساختمان بالا دست جریان در سمت مجرا دیوار پناه گفته می شود. به دیوار ساختمان پایین دست جریان در سمت مجرا دیوار در جهت باد گفته می شود.دامنه اطراف هندسه در شکل 2 آمده است.
در جدول 1 بخش های مختلف دامنه و شرایط مرزی آمده است. برای شبکهبندی دامنهی حل از شبکه بی سازمان4 استفاده شده است که در شکلهای 3 و 4 مشاهده میگردد. همانطور که دیده میشود شبکهبندی در نواحی کنار دیوار و کنار منبع که شامل گرادیانهای شدیدتری است، دارای تراکم بیشتری است و در نواحی مرکزی به خاطر نبودگرادیانهای شدید، دارای تراکم کمتری است.
