شبیه‌سازی عددی صعود پیرایۀ ستون دود در شرایط جوی خنثی

Abstract

راه‌‌حل‌های متعددی برای محاسبۀ میزان صعود پیرایۀ ‌ستون دود موجود است. دود هنگام خارج‌شدن از دودکش تحت تأثیر باد جانبی قرار می‌گیرد که سبب خم‌شدن پیرایۀ ستون دود می‌شود. سرانجام صعود پیرایۀ ستون دود متوقف و این میزان از صعود برای تعیین ارتفاع مؤثر نشر به ارتفاع واقعی دودکش اضافه می‌‌شود. از آنجا‌‌ که معادلات و مدل‌‌های موجود در زمینۀ صعود پیرایۀ ستون دود، بر اساس ساده‌‌سازی‌‌هایی به‌ دست آمده‌‌اند و بسیاری از آن‌‌ها قادر به محاسبۀ دقیق صعود پیرایۀ ستون دود در شرایط جوی مختلف نیستند، می‌توان صعود پیرایۀ ستون دود را در شرایط جوی مختلف با استفاده از نرم‌‌افزار فلوئنت شبیه‌‌سازی کرد. در این مقاله به ‌منظور شبیه‌‌سازی خیزش پیرایۀ ستون دود، یک دودکش با مشخصات معلوم در محیط گمبیت شبکه‌‌بندی شده، سپس این شبکه‌‌بندی به نرم‌‌افزار فلوئنت انتقال یافته است. در نرم‌‌افزار فلوئنت با استفاده از امکانات تعریف توابع از سوی کاربر شرایط اولیه با نیمرخ‌‌های لایۀ مرزی جو در حالت خنثی وارد شده و سپس خیزش ستون دود در شرایط خنثای جوی برای دودکشی دارای مومنتوم و شناوری اولیه در دو حالت شبیه‌‌سازی شده ‌است. در حالت اول شتاب جاذبه در نظر گرفته می‌شود و در حالت دوم بدون در نظر گرفتن شتاب جاذبۀ ثقلی شبیه‌سازی شکل ‌می‌گیرد. نتایج برای حالتی که در آن شتاب جاذبۀ ثقلی لحاظ نشده 66 درصد بیشتر از نتایج حاصل از معادلات نیمه‌تجربی است، اما با در نظر گرفتن شتاب جاذبۀ ثقلی، قسمت زیادی از جرم خروجی از دودکش در اثر جاذبه به سمت زمین کشیده می‌شود. بنابراین، غلظت آلاینده‌ها در ارتفاع دودکش کاهش می‌یابد و به علت سبکی، بیشتر تحت تأثیر نیروی شناوری قرار می‌گیرد و مقدار صعود پیرایۀ ستون دود 5/2 برابر حالتی می‌شود که شتاب جاذبه ثقلی در نظر گرفته شده ‌است.