بررسی اثر سرعت باد و انتقال حرارت در پخش گازهای سنگین به کمک دینامیک سیالات محاسباتی(cfd)

وقایع مخاطره آمیز می تواند شامل یک یا چند حادثه فرآیندی مثل انفجار، آتش سوزی یا رهایش مواد سمی باشد. درهر کدام از این حوادث امکان پخش گاز موجود می باشد. پخش گازهای سنگین بسیار خطرناک تر از پخش گازهای سبک می باشد زیرا پخش آن ها آرام تر صورت می گیرد. هنگامی که گازی به طور ناگهانی در سطح زمین پخش شود و یا هنگامی که گازی با دانسیته زیاد در بین موانع زیادی پخش گردد، فرایند پخش گاز سنگین وجود خواهد داشت. در این پایان نامه پس از توصیف مبانی انتشار گازها، به بررسی برخی از مدل های پخش گازهای سنگین پرداخته شده است. سپس آزمایش میدانی kit fox به عنوان آزمایش پخش گاز سنگین، معرفی گشت. برای مدلسازی، از دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. جهت وارد کردن تأثیرات پایداری اتمسفر (که تا حدودی می-توان گفت بیانگر وجود اغتشاشات در اتمسفر می باشد) از مدل ?-k و داده های گرادیان دما در جهت عمود بر سطح زمین، استفاده شد. با استفاده از مدل شناوری boussinesq در این مدلسازی، اثر جابه-جایی آزاد هوا در جهت عمود بر سطح زمین (ناشی از گرادیان دما) نشان داده شده است. افزودن این مدل به سیستم حل معادله-ها، باعث تشکیل اعوجاج هایی در غلظت های مشاهده شده در نقاط مختلف گردید که به نوعی قابل مقایسه با اعوجاج های موجود در جواب های آزمایشگاهی می باشند. به جای استفاده از پروفیل عمومی سرعت باد، داده های آزمایشگاهی سرعت که وابسته به زمان، ارتفاع و جهت باد می باشند، به کار گرفته شد که موجب نزدیک شدن شرایط مدلسازی به شرایط واقعی و افزایش صحت نتایج گردیده است. به جای استفاده از هندسه سه بعدی یا دو بعدی که عموماً در کارهای دینامیک سیالات محاسباتی به کار گرفته می شوند، از ترکیبی از این دو نوع هندسه استفاده شد که نتیجه آن کاهش بسیار زیاد تعداد مش ها(از حدود20000000 مش به تقریبا 3000000 مش) و به دنبال آن کاهش زمان محاسبات کامپیوتری بود. با توجه به وسعت هندسه موجود، ترکیب گام های زمانی 1 ثانیه ای و 25/0 ثانیه ای در محدوده ی زمانی رهایش گاز، کمک بسیار زیادی در افزایش دقت نتایج و تطابق بیشتر نمودارهای حاصل با نمودارهای غلظت- زمان رسم شده از طریق داده های آزمایش میدانی داشت. در نهایت، جهت بررسی صحت نتایج از روش ارزیابی استاتیکی مدل استفاده گردید. خطای حاصل نیز با محدوده خطای قابل قبول مقایسه شد و مورد تأیید قرار گرفت.