مطالعه و شبیه سازی حرکت و نشست ذرات کوچک تر از 200 میکرون در سرعت های مختلف باد با استفاده از نرم افزار فلوئنت

Abstract

مقابله با گرد و غبار نیازمند شناخت دقیق­تر عملکرد ذرات معلق در هوا و عوامل مؤثر بر آن است. به همین دلیل، حرکت ذرات گرد و غبار و نشست آن­ها، اهمیت ویژه­ای دارد. از میان روش­های مطالعه پدیده­های مربوط به این ذرات، شبیه­سازی به کمک رایانه به دلیل هزینه کمتر و عدم نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی یا ماهواره­ای، مورد توجه است. هدف این پژوهش، شبیه­سازی حرکت و نشست ذرات گرد و غبار با اندازه بین 001/0 تا 200 میکرون از جنس رس، تحت­تأثیر سرعت باد 1، 3، 10 و 20 متر بر ثانیه بر روی زمین صاف و ساختمان­های فرضی با ارتفاع 6 و 12 متر می­باشد. نرم­افزار گمبیت برای ایجاد محیط شبیه­سازی و نرم­افزار فلوئنت برای حل معادلات پیوستگی و ناویر-استوکس به همراه معادلات آشفتگی به کار گرفته شده است. بر اساس نتایج، سرعت باد عاملی منفی در نشست ذرات گرد و غبار بر روی سطح زمین و ساختمان می­باشد و این موضوع مستقل از ارتفاع ساختمان است. در نتیجه، ذرات زیر میکرون ماندگاری بیشتری در هوا دارند و کمتر از 10 درصد نشست می­کنند پس می­توانند به نواحی دورتری انتقال یابند. هر چه ذرات بزرگتر باشند، مکانیزم گرانش در پدیده نشست آن­ها مؤثرتر است به گونه­ای که برای ذرات بزرگ­تر از 100 میکرون، میزان نشست بیش از 30 درصد به دست آمده است. در سرعت باد و اندازه ذرات یکسان، مانع سطحی 12 متری به دلیل جدایش جریان از سطح و ایجاد اغتشاش، نشست را به تعویق انداخته و حتی مقدار آن را برای ذرات کوچک­تر از میکرون به کمتر از 1 درصد کاهش می‌دهد. نشست این ذرات با سرعت باد تغییر نمی­کند ولی نشست ذرات بزرگ­تر از 10 میکرون با سرعت باد رابطه عکس دارد.