دات نت نیوک

نتایج حاصل از شرط مرزی‌های مختلف

در این قسمت نتایج حاصل از شبیه‌سازی بر روی جسم با شرایط مرزی مختلف با همدیگر قرار داده‌شده و با هم مقایسه می‌گردد.ابتدا در سرعت ثابت میزان شار گرمایی تغییر داده‌شده است.شکل زیر دمای جسم در سه حالت مختلف را نشان می‌دهد.

کانتور دما برای سه حالت مختلق شار ثابت دیواره در سرعت‌های مختلف بالادست

با کمی توجه به نمودارهای فوق معلوم می‌شود که با افزایش میزان شار حرارتی از ساختمان دمای ساختمان کاهش می‌یابد که این پدیده با قانون سرمایش نیوتون سازگاری دارد.

در ادامه میزان اختلاف دما بین ساختمان و محیط در دو سرعت ورودی مختلف در جدول آورده شده است.

شار گرمایی w/m^2 اختلاف دما در سرعت ورودی 5 m/s اختلاف دما در سرعت ورودی 10 m/s
20- 4 K 2 K
30- 6 K 3 K
40- 8 K 4 K

با توجه به جدول بالا معلوم می‌شود که با افزایش میزان سرعت ورودی بالادست جریان، میزان اختلاف دما بین ساختمان و محیط کاهش می‌یابد. دلیل این امر این است که با افزایش سرعت‌بالادست جریان ضریب انتقال حرارت همرفتی افزایش پیدا می‌کند،لذا چون شار حرارتی ثابت است پس با همان نسبت اختلاف دما کاهش پیدا می‌کند

سرعت باد و دمای زمین

در این قسمت انتقال حرارت از ساختمان در زمستان و با داده‌های ورودی شهر تبریز مسئله اجرا می‌شود. برای شروع کار ابتدا میزان سرعت باد در ماه‌های مختلف سال از اینترنت پیدا می‌شود. نتایج حاصله را به‌صورت جدول در زیر مشاهده می‌نمایید.

مرکز استان فروردین اردیبهشت خرداد تیر مرداد شهریور
اراک 26 16 15 14 15 15
اردبیل 18 18 15 13 13 15
ارومیه 19 10 12 14 8 8
اصفهان 15 12 20 10 10 8
اهواز 13 14 9 10 10 9
ایلام 15 22 13 9 9 8
بندرعباس 22 11 9 10 11 10
بوشهر 18 18 14 15 14 15
تبریز 20 20 17 17 11 20
تهران 16 20 15 8 18 10
خرم‌آباد 22 15 10 10 11 9
رشت 12 8 11 5 4 7
زاهدان 26 12 21 16 11 15
زنجان 22 17 20 11 11 14
ساری 11 20 15 7 8 7
سمنان 15 18 14 16 11 11

میزان سرعت باد در ماه‌های مختلف سال نیم سال اول (متر بر ثانیه)

مرکز استان مهر آبان آذر دی بهمن اسفند
اراک 18 16 15 9 20 35
اردبیل 14 18 25 17 24 32
ارومیه 7 13 10 15 12 16
اصفهان 9 12 12 10 12 11
اهواز 8 13 8 12 14 10
ایلام 8 12 12 8 13 11
بندرعباس 15 11 16 12 10 12
بوشهر 13 16 21 16 17 15
تبریز 13 16 15 13 17 24
تهران 15 16 15 15 20 20
خرم‌آباد 11 12 12 10 15 16
رشت 7 14 15 16 21 14
زاهدان 9 10 11 14 18 22
زنجان 9 15 14 15 21 27
ساری 15 12 9 7 18 8
سمنان 15 16 13 10 13 18

میزان سرعت باد در ماه‌های مختلف سال نیم سال دوم (متر بر ثانیه)

مرکز استان دامنه تغییرات (متر بر ثانیه) میانگین (متر بر ثانیه) ضریب تغییرات
اراک 96/4 94/5 8/23 %
اردبیل 32/6 42/6 3/25 %
ارومیه 82/6 96/5 2/32 %
اصفهان 4/4 84/4 7/16 %
اهواز 12/5 14/9 3/13 %
ایرانشهر 64/12 08/4 8/47 %
آبادان 2/8 12/6 %18/5
بابلسر 7/1 5/13 %35/8
بجنورد 9/42 8/86 %33/6
بندر عباس 10/2 11/32 %26/3
بندر لنگه 11/2 13/64 %19
بوشهر 7/5 11/56 %17/6
بیرجند 12 9/64 %32/2
تبریز 8/88 11/12 %19/8
تربت حیدریه 7/1 7/6 %24/2
تهران 4/6 10/06 %20/4
جاسک 12/62 12/06 %20/4
چابهار 13/84 12/8 %20/9
خرم آباد 13/84 12/8 %20/9
دزفول 5/2 6/54 %22/9
مرکز استان دامنه تغییرات (متر بر ثانیه) میانگین (متر بر ثانیه) ضریب تغییرات
رامسر 7/92 5/62 %43/3
رشت 5/2 5/74 %26/3
زابل 25/4 22/2 %20/7
زاهدان 7/58 12/2 %31/1
زنجان 11/1 8/2 %39
سمنان 10/4 4/84 %52/4
سنندج 6/1 6/74 %23/2
شاهرود 12/9 6/28 %43
شهرکرد 6/48 4/7 %33/8
شیراز 6/4 6/84 %18/2
طبس 8/56 5/74 %46/6
قزوین 6/86 6/4 %30/8
کاشان 2/32 2 %45
کرمان 6/76 10/6 %13/5
کرمانشاه 7/3 8/82 %23/1
کیش 7/58 15/88 %14
گرگان 8/4 3/36 %60/7
مشهد 7/64 7/58 %34/3
نوشهر 7/8 6/34 %38/4
همدان 5/92 6/2 %30

ویژگی های آماری سالانه سرعت باد در 40 ایستگاه سینوپتیک مورد مطالعه در بازه زمانی 2005-1975

در ادامه دمای زمین از جدول مربوط به دمای زمین از کتاب تهویه مطبوع دکتر طباطبایی محاسبه شده و در نرم افزار وارد می‌گردد.

دمای طرح خارج F +20 +10 0 -10 -20 -30
دمای زمین F 65 60 55 50 45 40

این میزان فقط در زمستان قابل استفاده است. اگر با دمای خارج T = -8.8 C که معادل با T= 16.16 F است وارد جدول شویم و با یک محاسبه ساده معلوم می‌شود که دمای زمین در حدود T = 16.6 F می‌شود.

نتایج حاصل برای سرعت‌های مختلف

در این قسمت نتایج حاصل از حل با نرم افزار برای سرعت‌های مختلف باد قرار داده‌شده است. سپس این نتایج با هم مقایسه شده است.

تغییرات دمای ساختمان برحسب سرعت باد بیرون ساختمان در فصل زمستان
تغییرات دمای ساختمان برحسب سرعت باد بیرون ساختمان در فصل زمستان

تغییرات دمای ساختمان برحسب سرعت باد بیرون ساختمان در فصل زمستان

با توجه به جدول ملاحظه می‌شود که با افزایش سرعت دمای ساختمان کاهش می‌یابد،لذا برای گرمایش ساختمان نیاز به انرژی بیشتری می‌باشد.

استقلال از شبکه

در این قسمت استقلال از شبکه برای مش‌ها بررسی می‌شود. برای این کار سه شبکه بندی مختلف در نظر گرفته شده است.

با توجه به داده‌های خروجی از نرم افزار مشاهده می‌شود که با ریزتر شدن مش بندی تا delta_x = 2.5 metr نتایج تغییر قابل‌توجهی می‌کند ولی بعد از آن، با ریز کردن شبکه بندی تغییر خاصی در نتایج اتفاق می‌افتد. لذا بهترین شبکه همان شبکه delta_x=2.5 metr می‌باشد.

دما در سرعت 5 m/s برای اندازه شبکه های مختلف

دما در سرعت 5 m/s برای اندازه شبکه های مختلف

فصل تابستان

در این قسمت شبیه‌سازی مربوط به فصل تابستان انجام می‌شود. برای شبیه‌سازی از داده‌های جدول زیر استفاده می‌شود.

مرز نوع شرط مرزی مومنتوم اندازه شرط مرزی مومنتوم(m/s) نوع شرط مرزی انرژی اندازه شرط مرزی انرژی(کلوین)
inlet سرعت ورودی 5 دما 305
outlet فشار خروجی 0 دما 305
right سرعت ورودی 5 دما 305
left سرعت ورودی 5 دما 305
top سرعت ورودی 5 دما 305
(زمین)bottom دیوار عدم لغزش دما 311
Wall(cube) دیوار عدم لغزش شار حرارتی -50

نتایج حاصل از حل عددی در ادامه ذکر می‌شود.

کانتور دمای استاتیکی در مقطع میانی ساختمان

کانتور دمای استاتیکی در مقطع میانی ساختمان

کانتور دمای ساختمان

کانتور دمای ساختمان

دمای مقطع میانی ساختمان

دمای مقطع میانی ساختمان

در جدول زیر نیز دمای ساختمان در سرعت‌های مختلف در تابستان آورده شده است.

دمای ساختمان در سرعت‌های مختلف در تابستان

دمای ساختمان در سرعت‌های مختلف در تابستان

دمای ساختمان برحسب سرعت باد اطراف ان در فصل تابستان

دمای ساختمان برحسب سرعت باد اطراف ان در فصل تابستان

از مشاهده داده‌های جدول و نمودار بالا می‌توان نتیجه گرفت که با افزایش سرعت باد اختلاف دمای بین ساختمان و محیط بیرون کاهش می‌یابد و دمای داخل به دمای بیرون نزدیک‌تر می‌شود.