مطالعه عددي پنجره هاي دوجداره شيب دار، با درنظرگرفتن انتقال حرارت تركيبي جابه جايي طبيعي گاز، همراه با تابش

Numerical analysis of inclined double pane windows with considering combined natural convection and radiation in filling gas

در مطالعه حاضر براي اولين بار، مشخصه هاي جريان لايه گاز و رفتار حرارتي پنجره هاي دوجداره مورب با درنظرگرفتن اثرات تابشي سيال به عنوان يك محيط خاكستري، با توانايي جذب، صدور و پخش تشعشع به صورت عددي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. در سال هاي اخير نصب پنجره هاي دوجداره به صورت شيب دار از حالت عمودي تا افقي به خصوص در معماري جديد زياد به چشم مي خورد. هدف اصلي در مطالعه حاضر، تعيين اثر زاويه شيب پنجره بر عملكرد پنجره هاي دوجداره و نرخ انتقال حرارت از طريق اين بخش از ساختمان ها است. در اين راستا، معادلات حاكم شامل پيوستگي، مومنتوم و انرژي توسط روش حجم محدود گسسته شده و با استفاده از الگوريتم سيمپل حل مي شوند. به منظور محاسبه جمله تشعشع در معادله انرژي، معادله انتقال تشعشع به صورت عددي و با استفاده از روش راستاهاي مجزا حل شده است. نتايج حاصل به صورت خطوط جريان، خطوط دما ثابت و همچنين توزيع مولفه هاي افقي و عمودي سرعت در داخل كل فضاي پنجره، شامل جداره هاي شيشه اي و گاز پركننده، در زواياي شيب مختلف رسم شده است. نتايج نشان دهنده كاهش شدت جريان در اثر افزايش زاويه شيب است. جريان گاز داخل ضخامت فاصله هوايي چرخشي است، به طوري كه با افزايش زاويه شيب تا مقدار معيني گردابه تشكيل شده چندسلولي مي شود و بدين ترتيب بر مقدار ضريب انتقال حرارت كلي پنجره تاثيرگذار است.

This study presents a new numerical analysis of thermal behavior and flow of filling gas in inclined double plane windows by considering radiation effects of fluid, as a gray, absorbing, emitting, and scattering medium. In recent years, the installation of inclined double pane windows from the vertical to horizontal sense, especially in the new architecture, is more used. The main goal is to verify the effect of window’s inclination angle on the performance of double pane windows in decreasing the rate of heat transfer via this part of the building. The governing equations include the continuity, momentum, and energy, are discretized by using the finite volume method and they are solved with the SIMPLE algorithm. In order to compute the radiative term in the gas energy equation, the radiative transfer equation is solved numerically by the discrete ordinate method. Results are shown as contours of streamlines, isotherms, and distributions of horizontal and vertical components of velocity in the whole cavity of the window and filling gas in different incline angles. The results illustrated that by increasing in incline angle, the rate of flow vortices is decreased. The flow of gas is rotational and the recirculated flow inside the window breaks down to many smaller vortices at a specified inclination angle so it influences the amount of total heat transfer coefficient of the window.