تحلیل آزمایشگاهی بر روی عملکرد بادگیرها در تهویه مطبوع طبیعی

چکیده در گذشته بادگیر به عنوان بخشی از ساختمان در مناطق کویری ایران و دیگر کشورهای حاشیه خلیج فارس به کار میرفتهاست. این سازه به عنوان تأمین کننده بار سرمایی در مناطق مسکونی مورد استفاده قرار میگرفته است. در این مطالعه، تأثیر حضور پنج بادگیر چهار وجهی متقارن در القاء جریان به فضای زیرین بررسی میشوند که مدلهای aو b بادگیرهایی با سطح مقطع مربعی، بادگیر c با سطح مقطع لوزی، مدل d با سطح مقطع ربع دایرهای و مدل e با سطح مقطع مثلثی می باشند. در این تحقیق مطالعات آزمایشگاهی در تونل باد با استفاده از روشهای عددی و حل تحلیلی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در شبیه سازی عددی مذکور، جریان به صورت سه بعدی، غیر دائم و مغشوش در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم، معادلات بقاء جرم و اندازه حرکت سه بعدی بوده که به کمک نرم افزار فلوئنت حل شدهاند. جهت مدل سازی آشفتگی، مدل استاندارد مورد استفاده قرار گرفته است. در این مطالعه به منظور ارزیابی رفتار هیدرودینامیکی بادگیر چهار طرفه در تونل باد شبیه سازی در زاویههای °45-°0 با فاصله °15 برای جریان یکنواخت با سرعت 20 متر بر ثانیه انجام شده است. برای مدلهای a و b از شبکه با سازمان و برای مدلهای c، d و e از شبکه بی سازمان استفاده شده است؛ این در حالی است که مطالعه آزمایشگاهی با قرار گرفتن مدلهای بادگیر چهار وجهی متقارن در یک تونل باد آزمایشگاهی انجام پذیرفته است. در این حالت دبی هوای عبوری از هر کانال به منظور بررسی عملکرد القائی بادگیر در زوایای مختلف وزش باد اندازه گیری شده است. یکی از مهمترین موضوعات در تهویه ساختمان چگونگی تغییرات ضریب فشار میباشد. در اینجا نیز ضرایب فشار در دریچههای بادگیر مدل a را مورد بررسی قرار داده و با تخمین ضریب تخلیه به روش تحلیلی، مقدار جریان هوای ورودی و خروجی از دریچههای مختلف را بدست آورده و با ضریب فشار بدست آورده از روش تجربی مقایسه کردهایم. بررسی نتایج حاصل از بررسی مدلهای مختلف نشان دهنده این واقعیت میباشند که جدایی جریان در منطقه پایین تر از لبه ورودی یکی از دلایل کاهش القاء جریان هوا به سمت فضای زیرین میباشد. این جدایی جریان و گردابه بوجود آمده در مدل e که سطح مقطع مثلثی دارد نسبت به مدلهای دیگر کمتر است. بنابراین میتوانیم لبههای تیز را عاملی برای کاهش گردابهها و همچنین ایجاد یک منطقه بزرگ جدایی جریان و تفاضل فشار بیشتر در عرض بادگیر بیان نمود که باعث افزایش القاء جریان میشود. بازده مدل e با سطح مقطع مربعی دارای %82 عملکرد بهتر نسبت به مدل a و b با سطح مقطع مربعی، %44 نسبت به مدل c و %48 نسبت به مدل d با سطح مقطع دایرهای میباشد. در ادامه تأثیر اغتشاش را با اضافه کردن تیغههای افقی، تیغههای عمودی و تاج در بالا و پایین دهانه ورودی بادگیر بررسی کرده ایم که بازده مدل e با اضافه کردن تاج در بالا و پایین مدل %23 افزایش یافته است. نتایج حاصل از مطالعات عددی، آزمایشگاهی و تحلیلی نشان دهنده مطابقت قابل قبولی بین روشهای به کار گرفته شده در این پژوهش میباشند.