بررسی عددی عملکرد یک دودکش خورشیدی و پارامترهای موثر روی آن در شرایط آب و هوای کویری (یزد)

در این تحقیق، تهویه ی طبیعی در دودکش خورشیدی، در شرایط آب و هوایی شهر یزد، مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، جریان جابجایی طبیعی، در حالت دائم، به صورت آرام و دوبعدی، در دودکش خورشیدی با وجود جاذب حرارتی، به صورت تحلیلی و عددی شبیه سازی گردیده است. دودکش با دو هندسه ی متفاوت، که از نظر موقعیت قرارگیری دریچه ی خروجی با یکدیگر متفاوت هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. هر یک از هندسه های فوق نیز، خود به دو صورت یک و دو ردیفه در نظر گرفته شده اند. میزان تشعشع دریافتی از خورشید، با استفاده از روابط تجربی، برای شهر یزد محاسبه شده و در ادامه مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا جریان به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته، سپس با استفاده از نتایج به دست آمده، شرایط مرزی برای حل عددی تعیین گشته، شبیه سازی عددی صورت می پذیرد. معادلات حاکم، معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی می باشند، که به صورت دوبعدی بیان می شوند و پس از بی بعدسازی به روش حجم محدود گسسته سازی شده و به صورت دائم حل می گردند. به منظور کوپل نمودن معادلات سرعت و فشار از الگوریتم simpler استفاده شده است. همچنین، حل عددی، با استفاده از روش حل شبه گذرا صورت پذیرفته است. تحقیق حاضر نشان می دهد که هندسه ی خروجی دودکش تاثیر بسزایی در عملکرد آن دارد. همچنین نتایج بیانگر آن است که بهترین انتخاب برای کاهش اتلاف حرات از دودکش خورشیدی، استفاده از شیشه دو لایه می باشد. علاوه بر این تعداد تعویض هوای اتاق در ساعت، در دودکش دو ردیفه با هندسه های مورد بررسی، حداقل 9/40 % و حداکثر 2/81 % نسبت به دودکش یک ردیفه افزایش می یابد. تحقیقات بیشتر نشان می دهند که اضافه کردن پره به جاذب حرارتی، با توجه به هندسه خروجی دودکش، می تواند تاثیرات متفاوتی بر عملکرد دودکش خورشیدی داشته باشد و تعداد تعویض هوا در ساعت را تا 16/14 %، در هندسه های مورد بررسی افزایش دهد. علاوه بر این، نتایج حاصل از بررسی دودکش در ساعات مختلف یک روز نیز، نشان می دهند که عملکرد دودکش خورشیدی در ساعاتی از روز که تشعشع خورشید بیشتر است، بهتر می باشد.