دینامیک سیالات محاسباتی

در این مقاله یک سیستم تهویه مطبوع HVAC از نوع تراکمی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. هدف از این مطالعه بهبود عملکرد سیستم تبرید، رفع یخ زدگی کمپرسور، بالابردن راندمان، کاهش مصرف انرژی و کاهش مدت زمان کارکرد کمپرسور بوده است. نتایج حاصل از داده های تجربی و حل عددی دینامیک سیالات محاسباتی مقایسه و تفسیر شده است. پس از رفع عیب، نتیجه تعمیرات صورت گرفته با استفاده از حل عددی و توسط کانتورها و نمودارهای سرعت و دما نشان داده شد. در نهایت رفع عیب سیستم HVACمنجر به بر طرف شدن یخ زدگی کمپرسور گردید و متعاقباً ایجاد هوای مطبوع را در پی داشت. دما و دبی هوای تولیدی به ترتیب تقریباً c° 7 کاهش و 13% درصد افزایش یافت.

امروزه نگرانی های زیست محیطی بزرگترین چالش در طراحی وسایل نقلیه به حساب می آیند و به نظر می رسد که خودروهای الکتریکی پاسخ مناسبی برای حل این مشکلات است، از این رو تاکنون اقدامات زیادی در زمینه های افزایش بازدهی، کاهش تلفات و بهبود عملکرد این خودروها انجام گرفته است. یکی از مهمترین مواردی که در طراحی خودروها باید در نظر گرفت، بهبود مشخصه های آیرودینامیکی می باشد. در این مقاله نتایج حاصل از تاثیرات بهبود مشخصه های آیرودینامیکی بر روی خودروی الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است و در این راستا نصب اسپویلر عقب متحرک به همراه کنترل کننده ی پیشنهادی و همچنین پوشاندن چرخ های عقب خودرو، پیشنهاد گردیده است. به منظور بررسی راه کارهای پیشنهادی، تاثیرات آن ها بر روی نمونه ای از خودروی الکتریکی که توسط مولفین در دست ساخت و توسعه است، در محیط سیمولینک متلب مدل سازی شده است. به منظور استخراج ضرایب پسا و برآ، جریان حول خودروی الکتریکی ارائه شده در نرم افزار انسیس مورد بررسی قرار گرفته شده است، در این راستا حل عددی جریان حول خودرو از طریق دینامیک سیالات محاسباتی و همچنین مدل توربلانسی استاندارد k-ε انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که بهبود مشخصه های آیرودینامیکی در خودروهای الکتریکی نه تنها باعث افزایش پایداری خودرو می گردد، بلکه می تواند تاثیرات قابل توجهی بر روی سیستم ذخیره سازی انرژی، مسافت پیموده شده و بازدهی موتور الکتریکی داشته باشد.

باد یکی از پاک ترین و ارزان ترین انرژی های تجدیدپذیر است. یکی از فناوری های تولید انرژی باد، استفاده از توربین های بادی کوچک نصب شده در مناطق شهری است. هرچند نصب این توربین ها در مناطق شهری با مشکلاتی از قبیل سرعت کم باد و اغتشاشات همراه است اما اگر در مکان نامناسب نصب شوند، تولید برق آن ها نیز صفر می شود. در مقاله حاضر برای استفاده از انرژی باد و نصب توربین بادی بر روی ساختمان شماره 2 دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه یزد جریان باد شبیه سازی شده است. با استفاده از اطلاعات هواشناسی میانگین سرعت باد طی پنج سال 534/2 متربرثانیه به دست آمده است. پارامترهای سرعت و اغتشاش در ارتفاعات مختلف بررسی شده اند و ارتفاع 22متری (7متری پشت بام ساختمان) به عنوان ارتفاع مناسب و ده نقطه به عنوان نقاط مناسب مشخص شده اند. در یکی از این نقاط سرعت باد به 69/4 متربرثانیه می رسد.

نمای دوپوسته یک عنصر معماری جذاب از نظر بصری است. فرایندهای فیزیکی در نمای دوپوسته پویا و در برهم کنش مداوم با یکدیگر هستند و به ویژگی های هندسی و حرارتی عناصر مختلف نما بستگی دارند. متغیرهای مستقل موثر در عملکرد حرارتی نمای دوپوسته جعبه ای باتهویه طبیعی، شامل عمق حفره، سطح مقطع دریچه ها، جنس، موقعیت و زاویه سایه بان و جنس شیشه ها و متغیر های وابسته شامل، دمای شیشه داخلی، سرعت جریان هوا و شار گرمایی عبوری ازشیشه داخلی است. هدف این مقاله، تعیین میزان تاثیر هر کدام از متغیرهای مستقل بر عملکرد حرارتی نمای دوپوسته جعبه ای دارای تهویه طبیعی در فصل تابستان است. برای تحلیل رفتار حرارتی نما، شبیه سازی با استفاده از نرم افزار فلوئنت انجام شد. نتایج نشان داد، استفاده یاعدم استفاده ازسایه بان، بیشترین تاثیر رادر تغییرات دما (تا3.7%) و شار گرمایی عبوری ازشیشه داخلی (تا%61) و سطح مقطع دریچه ها، بیشترین تأثیر را بر سرعت جریان هوا درحفره میانی (تا115%) دارند.

دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) ابزاری قدرتممند برای بررسی دقیق میدان جریان، درجه حرارت، غلظت و ... است. این روش مجموعه ای از فنون حل عددی معادلات حاکم بر پدیده های انتقال ممنتوم، حرارت و جرم درون سیالات است که با توسعه سیستم های سخت افزار و نرم افزار رایانه ها، قابلیت های فراوانی در آن ایجاد شده است. CFD با این قابلیت ها به یکی از روش های اصلی تحقیق و پژوهش در رشته های مختلف مهندسی تبدیل شده است. اخیراً استفاده از این روش در مهندسی شیمی نیز مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله با نشان دادن قابلیت ها و مشکلات استفاده از CFD ، پیشنهادهایی برای چگونگی آشنا کردن دانشجویان با CFD ارائه شده است.

مباحث مربوط به معماری پایدار از مهمترین جریان های معماری معاصر به حساب می آیند. بخش قابل توجهی از مصرف انرژی کشور در ساختمان های مسکونی برای فراهم آوردن آسایش حرارتی مصرف می شود. از جمله مواردی که در تامین آسایش ساکنان نقش بسزایی ایفا می کند بحث تهویه و چگونگی جریان هوا می باشد. یکی از روش های تهویه غیرفعال، استفاده از دودکش خورشیدی است که با کمک انرژی تجدیدپذیر خورشید و با به کارگیری پدیده اثر دودکشی در یک کانال هوا، تهویه مورد نیاز فضاهای مجاور خود را فراهم می کند. لذا تحقیق حاضر با هدف ارائه راه کاری ساده و اجرایی، به صورت مداخله در وضع موجود معماری انجام گرفته است. روش انجام این تحقیق با توجه به ماهیت میان رشته ای آن، یک روش ترکیبی است. ابتدا از مطالعات کتابخانه ای برای مبانی پژوهش یاری گرفته شده است. با استفاده از یک راهبرد تجربی، متغیرهای مستقل تاثیر گذار و متغیر وابسته مشخص گردید و به دلیل عدم دسترسی به نمونه های مختلف اجرا شده، شبیه سازی کامپیوتری به عنوان روش جایگزین برای مطالعات میدانی انتخاب شده است. شبیه سازی در این پژوهش با روش دینامیک سیال محسباتی صورت پذیرفت. برای این امر ابتدا روایی و پایایی شبیه سازی ها از طریق تطبیق با شواهد تجربی و آزمایشگاهی در مقاله ای مشابه به اثبات رسید که نتایج این بخش با 4% خطا مورد پذیرش واقع شد. این موضوع حاکی از دقت مناسب روش استفاده شده و شبکه بندی بود. سپس اقدام به تجزیه و تحلیل داده ها و متعاقبا مداخله در معماری از طریق شبیه سازی شد. در این پژوهش با انتخاب 6 گونه ی مختلف اتاق به لحاظ ابعاد، تهویه طبیعی و تحلیل رفتار جریان هوا با در نظر گرفتن عملکرد همزمان دودکش خورشیدی و پنجره، و در دو ارتفاع مختلف(9/0 متر برای فرد نشسته و 5/1 متر برای فرد ایستاده) از طریق شبیه سازی و با استفاده از نرم افزار اتودسک سی اف دی 2018 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان داد که سرعت تهویه ارتباط مستقیمی با عمق اتاق دارد. بهینه ترین ابعاد اتاق در راستای تهویه اتاق 4در 3 و 5در 3 می باشد. همچنین در ارتفاع ایستاده حداقل سرعت تهویه در قسمت انتهایی فضاها دیده می شود و در ارتفاع نشسته به جز قسمت ابتدایی و انتهایی اتاق کمترین میزان سرعت در محدوده یک سوم انتهای اتاق می باشد.