مطالعه و شبیه سازی حرکت و نشست ذرات کوچک تر از 200 میکرون در سرعت های مختلف باد با استفاده از نرم افزار فلوئنت | ||
| خشک بوم | ||
| مقاله 6، دوره 9، شماره 1، شهریور 1398، صفحه 67-80 اصل مقاله (1.12 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.29252/aridbiom.2019.1544 | ||
| نویسندگان | ||
| احمد عباسی1؛ محمدرضا ملایری* 2؛ پیام ستوده3 | ||
| 1دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز | ||
| 2استاد بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه شیراز | ||
| 3استادیار بخش مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز | ||
| چکیده | ||
| 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. | ||
| کلیدواژهها | ||
| نشست گرد و غبار؛ شبیه سازی؛ فلوئنت؛ سرعت باد؛ اندازه ذرات؛ عامل سطحی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Study and simulation of the movement and settlement of particles smaller than 200 microns under various wind velocities using Fluent software | ||
| نویسندگان [English] | ||
| A. Abbasi1؛ M. R. Malayeri2؛ P. Setoodeh3 | ||
| 1Ph.D. Student of Chemical Engineering, School of Chemical, Petroleum and Gas Engineering, Shiraz University | ||
| 2Professor of Chemical Engineering, School of Chemical, Petroleum and Gas Engineering, Shiraz University | ||
| 3Assistant Professor of Chemical Engineering, School of Chemical, Petroleum and Gas Engineering, Shiraz University | ||
| چکیده [English] | ||
| Dust storm and its mitigation require in-depth knowledge of prevailing parameters and their interaction. Accordingly, study of dust storm motion and its deposition have special significance. Among the dust storm studying methods, simulation is important because of its lower cost and independency on experiment or satellite. The goal of this study was to simulate the motion and deposition of clay dust storm particles with size of 0.001 to 200 micron affected by wind speed of 1, 3, 10 and 20 m.s-1 on a smooth land and hypothetic obstacles with a height of 6 and 12 m. Gambit and Fluent are used for creating the simulation environment and solving the continuity and Navier-Stokes equations coupled with turbulence intensities equations. According to the results, wind speed is a negative factor for dust storm particle deposition on earth and obstacle surfaces and it is independent of the obstacle height. Therefore, particles under one micron remain primarily in the air and they deposit lower than 10 percent, so they can transfer to farther distances. The larger the particles, the more efficient the gravitational mechanism in their deposition phenomena; such a way that the deposition calculated more than 30 percent for particles larger than 100 microns. At the same wind speed and particle size, the 12m obstacle postpones the deposition because of the separation of the flow from the surface and turbulence and it also decreases the deposition of particles under micron to lower than 1 percent. The deposition of these particles doesn’t vary with wind speed but the one for particles larger than 10 micron is inversely proportional with wind speed. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Dust storm deposition, simulation, Fluent, Wind speed, Particle size, Surface element | ||
| مراجع | ||
|
[1]. Abbasi, A. (2017). Modeling of dust storm motion and deposition. (M.Sc. thesis, Shiraz University), Shiraz (in Farsi).
[2]. Ackermann, I. J., Hass, H., Memmesheimer, M., Ebel, A., Binkowski, F. S. & Shankar, U. (1998). Modal aerosol dynamics model for Europe: Development and first applications. Journal of Atmospheric environment, 32(17), 2981-2999.
[3]. Asadi Lotfi, R., Alesheikh, A. A. & Behzadi, S. (2018). A review of the prediction models of dust and collecting techniques data. Journal of Geospatial Engineering, 9(4), 51-66 (in Farsi).
[4]. Bird, R. B., Stewart, W. E. & Lightfoot, E. N. (2002). Transport Phenomena. (2nd ed.).
[5]. Clift, R., Grace, J. R. & Weber, M. E. (2005). Bubbles, drops, and particles. Courier Corporation.
[6]. Goudie, A .S. & Middleton. N. (2006). Desert dust in the global system, (1st Ed.). Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
[7]. Hashemi, M. M. (2015). Numerical simulation of flow field and air pollutants (dust) with the aim of geometric and architectural optimization. (M.Sc. Thesis, Qom University), Qom (in Farsi).
[8]. Hashemi M. M., Moayyedi, M. K. & Jabbari, E. (2018). Numerical Simulation of Two-Phase Flow and Study Behavior of Aerosols and Dust Particles under Different Weather Conditions and Sedimentation Process of Dusts. Journal of Solid and Fluid Mechanics, 8(2), 251-264 (in Farsi).
[9]. Jabbari, E., Moayyedi, M. K. & Hashemi, M. M. (2016). Three-dimensional modeling of the flow of dust storm and the effect of building architecture on their distribution. 9th National Congress on Civil Engineering, Ferdowsi University (in Farsi).
[10]. Karegar, M. E., Bodagh Jamali, J., Ranjbar, A., Moeinoddini, M. & Goshtasb H. (2017). Simulation and Numerical Analysis of severe dust storms Iran East. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazarts, 3(4), 101-119 (in Farsi).
[11]. Karegar, M. E., Bodagh Jamali, J., Ranjbar, A., Moeinoddini, M. & Goshtasb, H. (2016). Numerical Simulation of Extreme Sand and Dust Storm in East of Iran, by the WRF-Chem Model Case study; 31 May & 1 June 2011. Journal of Natural Environment, 69(4), 1077-1089 (in Farsi).
[12]. Malakooti, H. & Babahoseini, S. (2015). Formation and Evolution of a heavy dust storm over Middle East: A Numerical Case Study. journal of Geography and Environmental Hazards, 12, 53-65 (in Farsi).
[13]. Moayyedi, M. K., Jabbari, E. & Hashemi, M. M. (2015). Eulerian-Lagrangian model for numerical simulation of flow field and air pollutant particles (dust) Case study: Central library building of Qom University. First National Conference on Sustainable Development in Energy, Water and Environment Engineering Systems. Iran University of Science and Technology. Tehran (in Farsi).
[14]. Moayyedi, M. K., Jabbari, E. & Hashemi, M. M. (2015). Numerical simulation of the field of flow and pollutants and the effect of building architecture changes on the distribution of dust. 16th Fluid Dynamics Conference, Razi University, Kermanshah (in Farsi).
[15]. Mohammadi Nejad, S. (2012). Evaluation of remote sensing methods in spatial-temporal analysis of the phenomenon of a recursion and its risk. (M.Sc. Thesis, Tarbiat Modares University), Tehran. (in Farsi).
[16]. Nikfal, A. H., Karami, S., Ranjbar Saadatabadi, A. & Sehatkashani, S. (2016). Capabilities of the WRF-Chem model in estimating the concentration of dust – A case study of a dust storm in Tehran. Journal of Environmental Sciences, 15(1), 115-126 (in Farsi).
[17]. Nikfal, A. H., Sehat Kashani, S., Karami, S. & Hossein Hamzeh, N. (2017). Evaluation of numerical models of EURAD and WRF-Chem in dust forcast (case study February 2015). 5th conference on air and noise pollution management, Razi Conference Center, Tehran (in Farsi).
[18]. Pourdeihimi S. & Bina M. A. (2015). Study of the Effect of Building Orientations on Reducing Dust in Building Groups, Case Study among Buildings in Dezful Urban Areas. Journal of Iranian Architecture Studies, 1(6), 41-63 (in Farsi).
[19]. Rashki, A. (2012). Seasonality and mineral, chemical and optical properties of dust storms in the Sistan region of Iran, and their influence on human health (Doctoral dissertation).
[20]. Wilcox, D. C. (2008). Formulation of the k-w turbulence model revisited. Journal of American Institute of Aeronautics and Astronautics, 46(11), 2823-2838. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 610 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 545 |
||