شبیه‌سازی دقیق و سریعتر از زمان واقعی جریان هوا در ساختمان با استفاده از دینامیک سیالات سریع

Abstract

یکی از مرسوم‌ترین روش‌های مدلسازی جریان و انرژی در ساختمان، روش چند ناحیه‌ای می‌باشد. مشکل اساسی این روش عدم توانایی در ارائه اطلاعات جزئی و دقیق از خصوصیات جریان هوا در دامنه حل است. برای دستیابی به اطلاعات جزئی‌تر جریان هوا می‌توان از روش‎ دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) استفاده نمود که زمان محاسبات طولانی آن کاربرد این روش را محدود می‌سازد. بنابراین نیاز است از روشی با سرعت محاسبات بالا همراه با توانایی ارائه جزئیات جریان هوا با دقت کافی استفاده نمود. برای این منظور در این پژوهش روش دینامیک سیالات سریع (FFD) که دارای یک الگوریتم حل بدون قید و شرط پایدار می‌باشد ارائه شده است. برای بررسی کارایی روش FFD چهار مسئله نمونه جریان درون حفره، جریان درون کانال، جریان با جابجایی طبیعی و جریان با جابجایی اجباری مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن‌ها با داده‌های آزمایشگاهی و یا نتایج تحلیلی و همچنین نتایج CFD مقایسه و صحه‌گذاری شده است. تمرکز اصلی این پژوهش، افزایش سرعت الگوریتم حل به روش FFD می‌باشد. برای این منظور زنجیره حل معادلات اصلاح شده و از روش عددی مناسب برای حل معادلات استفاده شده است. زمان شبیه‌سازی مسائل فوق با بکارگیری حلگر FFD ارائه شده، بین 52 تا 94 درصد نسبت به روش CFD کاهش یافته است و شبیه‌سازی آن‌ها به صورت سریعتر از زمان واقعی بر روی یک سیستم کامپیوتری معمولی میسر شده است.