عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی صعود پیرایه ستون دود با طبقات پایداری متفاوت جو
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 772;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50277
- تاریخ دفاع
- ۱۲ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- حدیث عباس زاده امیردهی
- استاد راهنما
- خسرو اشرفی
- چکیده
- برای پیش‌بینی میزان پخش آلاینده‌ها در جو، محققین بسیاری رفتار پیرایه ستون دود را بررسی کردند که دو مرحله در آن قابل توجه است. صعود اولیه پیرایه ستون دود و سپس پخش آن. ما در این مطالعه اولین مرحله را بررسی می‌کنیم. راه‌‌حل‌های متعددی برای محاسبه میزان خیزش پیرایه ستون دود موجود می‌باشد اما از آنجا¬که معادلات و مدل¬های موجود در زمینه صعود پیرایه ستون دود هرکدام بر اساس ساده¬سازی¬هایی به‌دست آمده¬اند و همچنین بسیاری از آن¬ها قادر به محاسبه دقیق صعود پیرایه ستون دود در شرایط جوی مختلف نیستند می‌توان صعود پیرایه ستون دود را در شرایط جوی مختلف با استفاده از نرم¬افزار فلوئنت شبیه¬سازی کرد. در این مطالعه به‌منظور شبیه¬سازی خیزش پیرایه ستون دود، یک دودکش با مشخصات معلوم در محیط گمبیت شبکه¬بندی شده و سپس این شبکه¬بندی به نرم¬افزار فلوئنت انتقال یافته است. در نرم¬افزار فلوئنت با استفاده از امکانات تعریف توابع توسط کاربر شرایط اولیه برای طبقات پایداری مختلف جوی با نیمرخ¬های لایه مرزی جو (نیمرخ واقعی دما، نیمرخ واقعی سرعت باد، نیمرخ انرژی جنبشی تلاطم و نیمرخ نرخ اضمهلال انرژی جنبشی تلاطم) وارد شده و سپس خیزش ستون دود برای دودکشی دارای مومنتوم و شناوری اولیه شبیه¬سازی شده‌است. این شبیه‌سازی برای هر یک از طبقات پایداری جو، یک‌بار با در نظر گرفتن شتاب جاذبه و بار دیگر بدون در نظر گرفتن شتاب جاذبه انجام گرفته‌است. در حالت‌های خنثی و پایدار نتایج برای حالتی که در آن شتاب جاذبه لحاظ نشده‌است به نتایج حاصل از معادلات نیمه‌تجربی نزدیک‌تر است ولی وقتی شتاب جاذبه در نظر گرفته می‌شود قسمت قابل توجهی از جرم خروجی از دودکش در اثر جاذبه به سمت زمین کشیده می‌شود. بنابراین غلظت آلاینده‌ها در ارتفاع دودکش کاهش یافته و به دلیل سبکی بیشتر تحت تأثیر نیروی شناوری قرار می‌گیرد و مقدار صعود پیرایه ستون دود بیشتر از حالتی می‌شود که شتاب جاذبه در نظر گرفته شده‌است. در حالت ناپایدار به دلیل تلاطم شدید جوی آلاینده‌ها در تمامی جهات پخش می‌شود. نتایج به‌دست¬آمده به دلیل استفاده از نیمرخ‌های واقعی دما، سرعت باد، انرژی جنبشی تلاطمی و نرخ اضمهلال انرژی جنبشی تلاطم و همچنین در نظر گرفتن جاذبه تفاوت قابل توجهی با فرمول نیمه‌تجربی پیرایه ستون دود گوس دارد.
- Abstract
- In this thesis the plume rise of an air pollutant emission is simulated using Fluent software. There are several approaches to determine the height of a plume rise such as semi-empirical relations and numerical simulation. Since the semi-empirical relations are based on oversimplifying assumptions and cannot predict the height of plume rise accurately, therefore numerical simulation of this phenomena can be carried out and solve some challenges'. First, to simulate plume rise, a sample stack has been designed and meshed in Gambit and then transferred to Fluent. In the present work, standard k-? model is used and different stability conditions of the atmosphere is setup using user defined function (UDF) facility of Fluent software by defining temperature, wind and turbulence kinetic energy (TKE) profiles at the inlet of the atmospheric boundary layer. Temperature and TKE profiles present the stability properties of the atmospheric boundary layer. In order to evaluate the effect of the gravitational acceleration on plume rise (in different atmospheric stability condition), first, simulation has been done with taking account of the gravitational acceleration and then it has been ignored. Results are obtained based on a sample stack and compared with the results of semi-empirical equations. To better comparison of the simulation results with semi-empirical equations, the maximum concentration and geometric mean concentration have been averaged. For neutral and stable atmospheric stability condition when the gravitational acceleration has been ignored results give better agreement with the semi-empirical equations. Results for simulation of unstable atmospheric stability condition show that the atmospheric stability condition strongly influence the dispersion of plume and this simulation is not so accurate for estimating the height of the plume rise. To better simulation of the plume rise in this situation (unstable atmospheric stability condition) some other additional work needed.
