بررسي تاثير مكان دريچه ورودي سيستم تهويه بر رفتار ريزگردها داخل اتاق با استفاده از روش شبكه بولتزمن چند زمانه

Investigation of the Effect of Ventilation System Inlet Location on Particle Motion in a Room Using Multi Relaxation Time-Lattice Boltzmann Method

در اين مقاله از روش عددي شبكه بولتزمن بر پايه مدل زمان آرامش چند گانه براي بررسي تاثير مكان دريچه ورودي هوا بر رفتار ريزگردها داخل ساختمان استفاده شده است. هندسه مورد بررسي در اين مقاله اتاقي با نسبت 0/1 يك اتاق واقعي با ابعاد 0/914×0/457×0/305 متر انتخاب شده و دو موقعيت مختلف (سقف و كف) براي دريچه ورودي هوا با ابعاد 0/101×0/101 متر در نظر گرفته شده است. از آنجاييكه جريان داخل اتاق مغشوش است از مدل حل ادي‌هاي بزرگ همراه مدل استاندارد اسماگورنسكي استفاده شده است. همچنين ذرات با ابعاد 1 و 10 ميكرومتر براي بررسي نحوه انتشار و ته نشيني بر روي ديواره‌هاي اتاق انتخاب گرديده است. تعداد ذرات ته نشين شده و همچنين خارج شده از اتاق براي ذرات با اندازه هاي مختلف نشان داد، هنگامي كه دريچه در كف اتاق قرار دارد خروجي ذرات با سايز بزرگ (10 ميكرومتر) نسبت به حالتي كه دريچه در سقف قرار دارد بيشتر است و از لحاظ كيفيت، هواي داخل اتاق مناسب‌تر خواهد بود. اما براي ذرات با سايز كوچك (1 ميكرومتر) تفاوت چنداني در خروجي ذرات مشاهده نشد. نتايج نشان داد كه نيروي گرانش تاثير زيادي در ته نشيني ذرات روي كف اتاق دارد به طوري كه براي حالت دريچه ورودي هوا در سقف، ميزان ته نشيني ذرات با اندازه 10 ميكرومتر بر روي كف بسيار بيشتر (حدود 100 برابر) از ذرات با اندازه كوچك (1 ميكرومتر) است.

In this work multi-relaxation time lattice Boltzmann method is used to investigate the effect of the inlet air location on particle motion in a room. The scaled modeled room is one-tenth scale of a full-size room with dimensions of 0.914 m × 0.305 m × 0.457 m. For an inlet air with dimension of 0.101 m×0.101 m, two locations (ceiling and floor) are studied. The large Eddy simulation with the standard Smagorinsky model is utilized to simulate the turbulent indoor airflow. Particles with 1 and 10 micrometer sizes are selected for investigation of particle dispersion and deposition in the room. The simulation results for number of deposited particles and those exiting the room show that when the inlet air is on the floor, the number of larger 10 µm particles leaving through the exhaust register is more than the case for inlet on the ceiling. For smaller 1 µm particles, however, no significant difference between the floor and ceiling inlet air for particles leaving the room thought the exhaust register was seen. The present results also show that the gravity significantly affects the particle deposition, and the number of deposited 10 µm particles on the floor are about 100 times that of the deposited 1 µm particles when the inlet air is at ceiling.