مطالعه تونل باد – حرکات هوای متلاطم و منظم در کانال‌های خیابان

مطالعه تونل باد – حرکات هوای متلاطم و منظم در کانال‌های خیابان – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه راه – ساختمان، معماری، عمران

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

مطالعه تونل باد

حرکات هوای متلاطم و منظم در کانال‌های خیابان شهری

چکیده

معمولا تمرکز عمده گازهای ناشی از اگزوز اتومبیلها در کانالهای شهری به سرعت وزش اندک باد و وضعیتی مربوط می‌شود که باد بصورت عمود بر محور کانال می‌وزد. شکل جریان باد بصورت عمود در یک مدل تونل باد در کانال خیابان مورد مطالعه قرار گرفت. میانگین جریان و ساختار آشفتگی یا تلاطم هر دو بررسی شده و با نتایج اندازه‌گیری جریان کامل در کانالهای شهری مقایسه گردید. شباهت اندکی بین نتایج اندازه‌گیری‌های جوی و مشخصه‌های جریان در مدل مربوط به کانال خیابان یافت شد. آمار بدست آمده از منابع بکارگرفته شده نشان دهنده شتاب جریان  (در برخی موارد نسبتا تند) بر بالای سطح سقف می‌باشد. همچنین،  تأثیرات ترافیک بر روی عناصر متلاطم و منظم جریان هوا در کانال نیز اندازه‌گیری شد. داده‌های تجربی نشان دهنده تفاوت‌های مهم در الگوهای تلاطم و جریان منطبق با مدلهای ترافیک یکطرفه و دوطرفه می‌باشد.

کلمات کلیدی: آشفتگی یا تلاطم باد، پراکندگی، ترافیک، مدلسازی تونل باد، داده‌های میدانی

مطالعه تونل باد – حرکات هوای متلاطم و منظم در کانال‌های خیابان

مقدمه

کانالهای خیابانی شهرهای بزرگ معمولا به میزان نسبتا ناچیزی توسط وزش هوای طبیعی که در ارتباط با باد‌های بیرونی است تهویه می‌شود. حتی زمانیکه باد بسیار تند است توده گازهای اگزوز حاصل از ترافیک می‌تواند در بخش پائینی کانال به تله افتد. این امر در شکل [۳-۱] به وسیله مدل تونل باد و با اعداد و ارقام نشان داده شده است. در شکل  [۵-۳ ] الگوهای پراکندگی و جریان درون کانال، لزوما وابسته به هندسه کانال فرض شده که با نسبتهای طول به عرض و عمق به عرض کانال و همچنین شکل سقف و ساختار آن مشخص شده‌ است. بطور عملی، شرایط تهویه غیرمطبوع در موقعیت‌هایی که باد به صورت متمایل یا عمود بر محور کانال وزش می‌یابد و یا در مواردی که  نسبت عمق به عرض کانال بزرگ می‌باشد مورد شناسایی قرار گرفته است. معمولا چنین موقعیت‌هایی با گردش هوای منظم و ضعیف درون کانال مرتبط بوده و شکلی شبیه به یک گرداب ( یا چندین گرداب ) با محوری یا محورهایی در امتداد کانال بوجود می‌آورند. این حرکت‌ هوای مارپیچ مانند ناپایدار و متناوب می‌باشد. در بسیاری موارد، این حرکت به طور ناچیز با جریان خارجی بالای کانال  برخورد ‌داشته و عمدتا کمک شایانی به حذف گازهای اگزوز از کانال نمی‌کند.

یکی دیگر عناصر مرتبط با حرکت هوا در کانال، عنصر تلاطم یا آشفتگی است. نقش این عنصر می‌تواند در انتشار مجدد و شدت آلودگی درون کانال نسبتا مهم ‌باشد. در هر حال، معلوم نیست که آیا انتشار تلاطم می‌تواند به طور مؤثری مواد آلاینده درون کانال را بشوید یا خیر؟ تاکنون مطالعات کامل بصورت بسیار اندکی، نظیر آزمایشات تونل باد، صورت گرفته است که در آن عناصر متلاطم و منظم جریان سه بعدی در کانال با رزولوشن فضایی کافی برای توصیف کمی الگوی جریان کانال مورد اندازه‌گیری قرار گرفته باشد.

در بررسی کنونی، اندازه‌گیریهای تونل باد با جریان میانگین و نوسانات متلاطم در یک کانال خیابانی ایده‌آل صورت گرفته است. نسبت کانال خیابان مدل، که به شکل دو سازه‌ای با ردیفهای موازیست، مساوی یک می‌باشد. جزئیات روشهای بکار گرفته شده تجربی و تکنیک اندازه‌گیری که در آزمایشات تونل باد بکار گرفته شده است در بخش ۲ این مقاله ارائه شده است. داده‌های اندازه‌گیری شده  با آمار به دست آمده از آزمایشات کامل همراه با  پیکربندیهای جریان مشابه مقایسه گردید.

در بخش ۴ این مقاله ما نتایج به دست‌آمده از سری آزمایشات  تونل باد را نشان داده و ارزیابی می‌کنیم. هدف از این ارزیابی، سنجش میزان مشارکت ترافیک در جنبش هوا در مدل کانال خیابانی مورد بحث می‌باشد. این ترافیک با استفاده از دیدگاه آزمایشی که در مرجع [۱۲و۱۰] توصیف شده  شبیه‌سازی شده است.  همچنین موارد مرتبط با ترافیک یک طرفه و دوطرفه نیز مورد بررسی قرار گرفته است. بعنوان یک مورد مرجع حوزه جریان موجود در کانال بدون در نظرگیری ترافیک بکار گرفته شد. در ابتدا، نمونه‌های توزیع شدت در کانال با موقعیت‌های ترافیکی گوناگون نشان داده خواهد شد. در تحلیل‌های آینده، بر ویژگیهای مخصوص جریان میانگین و میدان تلاطم که در رابطه با این موقعیت‌ها می‌باشند متمرکز خواهیم شد.

خلاصه نتایج تجربی و نتیجه‌گیری در بخش ۵ ارائه شده است.

مطالعه تونل باد – حرکات هوای متلاطم و منظم در کانال‌های خیابان

۲- نصب آزمایشی و تکنیک‌های اندازه‌گیری

آزمایشاتی در تونل باد لایه مرزی جوی در دانشگاه کارلسروهی ( یونیکا ) آلمان انجام گرفته است. توصیف این مورد در مرجع [۱۲و۱۱] ارائه شده است. در تونل باد، آنالوگ شاخص جریان لایه مرزی طبقه‌- طبقه‌ای خنثی جوی تولید شده است. این امر هم به کمک تولید کننده‌های گردابی یا چرخشی تولید شده که در قسمت ورودی بخش آزمایش مستقر شده و هم  به وسیله عناصر سختی صورت پذیرفته که در کف دهانه تونل باد تعبیه گردید. عمق معمولی لایه مرزی در اطراف محل کانال خیابان ۵۰ سانتی‌متر است. در بررسی‌های جاری، ارتفاع سازه‌های تشکیل دهنده کانال ۱۲ سانتی‌متر و طول آنها ۶۰ یا ۱۲۰ سانتی‌متر بوده است. فاصله بین سازه‌ها ۱۲ سانتی‌متر انتخاب شده بود، که با نسبت جهت شیب کانال که برابر ۱ و نسبتهای طول به عمق که برابر ۵ ( در کانالهای کوتاه ) و ۱۰ ( در کانال طویل ) است، مطابقت می‌کند. در تمامی پیکربندیهای آزمایشی که در این مقاله مورد نظر می‌باشد، جریان باد خارجی به صورت عمودی به محور کانال هدایت شده است، شکل ۱٫  همچنین محور X در مسیر باد خارجی قرار دارد.

مطالعه تونل باد – حرکات هوای متلاطم و منظم در کانال‌های خیابان

۳- ویژگیهای تلاطم و جریان میانگین در کانال بدون در نظرگیری ترافیک

اولین دسته از نتایج آزمایشی که ارائه شد شامل داده‌های اندازه‌گیری در مورد جریان میانگین و تلاطم بدون در نظرگیری ترافیک ‌می‌بود. داده‌های تونل بار در مقایسه با نتایج مشابه اندازه‌گیریهای کامل در کانالهای خیابان شهری که توسط روتاش [۱۴] و لوکا [۱۵] انجام گردید، مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.

مطالعه تونل باد – حرکات هوای متلاطم و منظم در کانال‌های خیابان

۴- حوزه‌های جریان و شدت آن در کانال دارای ترافیک

۱-۴ حوزه‌های شدت یا تجمع جریان

ما در این بخش توزیع شدت را بر بالای دیوارهای باد پناه سازه در کانال طویل   (۱۲۰سانتی‌متری) با سه ترتیب متفاوت ترافیک مد نظر قرار می‌دهیم: بدون ترافیک، با ترافیک دو طرفه km/h 30  و با ترافیک یک طرفه با سرعت و غلظت یکسان، الگوهای تجمع در شکل ۴ ارائه شده است. ممکن است از این توزیعات شدت به عنوان شاخص‌های خصیصه‌های انتقال جریان در کانال، تحت شرایط ترافیکی متفاوت استفاده کند. در مورد حالت بدون ترافیک، حداکثر تجمع در اطراف سطح مرکزی کانال مشاهده شده است. بواسطه تهویه از طریق خروجی‌های کانال، شدت یا تجمع جریان به طور قرینه بسمت لبه‌های کانال کاهش می‌یابد. در هر حال ممکن است مشاهده شود که تقارن مورد نظر با الگویی متمرکز، مطابق با مورد مشابه با ترافیک دو طرفه پدیدار گشته است. چنین تقارنی نشان می‌دهد که ترافیک دو طرفه، هیچ جنبش میانگین قابل توجهی را در طول کانال تولید نمی‌کند. این نتیجه‌گیری بعدا مورد تایید نتایج بدست آمده از اندازه‌گیریهای جریان میانگین قرار می‌گیرد. مقادیر تجمعی کمتر در مورد ترافیک دو طرفه، در مقایسه با مورد صفر ترافیکی، دلیلی بر انتشار اضافی آثار مربوطه به علت جنبش‌های متلاطمی است که بوسیله وسائط نقلیه بوجود آمده است. این انتشار با توجه به علامت y، ظاهرا نامتغیر است.

۲-۴- حوزه‌های تلاطم و جریان میانگین

اکنون به اندازه‌گیری‌های تونل باد و جریان درون کانال در مورد ترافیک یک طرفه و دو طرفه می‌پردازیم. نتایج این اندازه‌گیریها در شکل ۵ ارائه شده است. این داده‌ها به عنوان انحرافات معیار جریان اندازه‌گیری شده در طول کانال طویل (۱۲۰ سانتی‌متری) دارای ترافیک در مقایسه با کانال طویل بدون ترافیک مطرح شده‌اند. مقیاس به کار رفته همانند شکل ۳ است.

مطالعه تونل باد – حرکات هوای متلاطم و منظم در کانال‌های خیابان

۵- خلاصه و نتیجه‌گیری

مولفه‌های متلاطم و منظم جریان هوایی در کانالهای خیابان شهری که به صورت عمود بر جریان باد خارجی بود به صورت تجربی در تونل باد لایه- مرزی مورد مطالعه قرار گرفت. تأکید ویژه در این مطالعه بر تعاملات بین جریانهای مرتبط با باد و مولفه‌های مربوط به جریانی است که بواسطه تحرک وسایل نقلیه در درون کانال ناشی می‌شود. تأثیر جنبش‌ها یا تحرکهای جریان وابسته به وسائط نقلیه، در خصوص ترافیک یک طرفه و دو طرفه در کانال، مورد بررسی قرار گرفت.

برای مورد بدون ترافیک، جریان میانگین مشاهده شده و پروفیلهای تلاطم در کانال، در مقایسه با داده‌های بدست آمده از بررسیهای مشابه در زمینه ساختار جریان در کانالهای خیابان شهری، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تشابه کیفی بین ویژگیهای جریان در مدل تونل باد و مشابه اتمسفری آن بدست آمد. در ابتدا اختلافات نسبتا بزرگی بین داده‌های تونل باد و داده‌های اندازه‌گیری شده میدانی مشاهده شده که مربوط به سرعت مقیاس نامناسب u(H) بوده است که بعلت محدودیت داده‌های موجود در آزمایشات می‌بایست از آن استفاده می‌شد. اطلاعات ناکافی درباره سرعت جریان غیرآشفته، که احتمالا برای اهداف نرمالیزه نمودن مفید است، مسئله رایج برای همه مطالعات دارای مقیاس کامل بوده و بنابراین در آزمایشات آینده شایسته بذل توجه است.

ارتباطات بین جریان و الگوهای متمرکز در کانال با ترتیبات متفاوت ترافیکی مورد بررسی قرار گرفته است. در مورد انتقال تلاطم شبه همگن منطبق با ترافیک دو طرفه، توزیع شدت در کانال با توجه به سطح تراز عرضی مرکزی کانال تقریبا بصورت قرینه بوده است. انتقال میانگین گاز تولیدی بوسیله حرکت هوای القا شده بواسطه ترافیک وسائط نقلیه در این مورد اندک و ناچیز بوده است. با  توجه به جنبش منظم القا شده توسط ترافیک یک طرفه، پراکندگی یا توزیع شدت در امتداد کانال نشان دهنده میزان عدم توازن یا حالت اریبی قوی همراه با مقادیر شدت جریان می‌باشد که در مسیر جریان هوای القا شده ترافیکی افزایش یافته است.