تحليل عددي عملكرد بادگير چهار جهته متصل به تالار و حياط مركزي در زواياي مختلف برخورد باد

Numerical analysis of the performance of four-sided wind tower attached to parlor and courtyard in different wind incident angles

در اين تحقيق رفتار هيدروديناميكي بادگير چهارجهته متصل به تالار و حياط مركزي در يك مدل كوچك شده از يك خانه تاريخي موجود و در حال استفاده در قالب تحليل عددي با متغير زاويه حمله مورد بررسي قرار گرفته است. بادگير خانه حظيره‌اي، داراي شش كانال با مقطع‌ مستطيلي است كه به همراه حياط مركزي و تالار، از رايج‌ترين گونه‌ها در معماري بومي يزد به شمار مي‌رود. هدف اين مقاله شناخت رفتار بادگيرهاي چهار جهته از نظر ميزان مكش و دمش هوا به عنوان راهكار پاسخده بومي در تهويه طبيعي ساختمان است تا در كاربرد نوين راهنماي مهندسان باشد. مطالعه عددي بر روي مدلي با مقياس 1:25در سيزده زاويه حمله با فواصل 15 درجه صورت گرفته و پارامتر مورد بررسي دبي جرمي و جهت جريان در كانال‌هاي بادگير است. شبكه مورد استفاده از نوع ساختارمند انتخاب شده و از نرم‌افراز فلوئنت از مجموعه تجاري انسيس براي حل معادلات استفاده شده است. نتايج مدل‌سازي عددي با نتايج آزمايش تجربي كه بر روي همين مدل با مقياس يكسان انجام شده، اعتبارسنجي شده و توافق خوبي ميان آنها مشاهده شده است. نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهد بادگير چهارجهته در 68.5 درصد زواياي حمله در حالت برآيند بصورت مكشي، و در بقيه زوايا با نسبت تقريبا برابر ورودي و خروجي جريان در نقش تعويض كننده هوا عمل مي‌كند. بر اين اساس مي‌توان خارج از بحث پديده شناوري، استفاده از بادگير هاي چهارجهته در كوير ايران را بيشتر براي دفع حرارت ساختمان و كمتر براي جذب هواي خنك محيط دانست.

In this study, hydrodynamic behavior of four-sided wind tower attached to parlor and courtyard of a scaled model from existing historical house with wind incident angle as variable was numerically investigated. Hazire-ei house wind tower, which has six channels with rectangular cross section, integrated with parlor and courtyard is considered among the most typical ones in the vernacular architecture of Yazd city. This article seeks to investigate the performance of four-sided wind tower regarding suction and supply amount of air, and the way it was used as a vernacular solution for natural ventilation in order to provide engineers with design guidelines for contemporary use. Numerical study was conducted on a 1:25 scaled model and for 13 wind incident angles with 15 degree intervals. Interested parameters are mass flow rate and flow direction in each channel. A structured mesh was generated and ANSYS Fluent software was used for numerical simulation. Numerical modeling results were validated against experimental tests conducted on the same scaled model and good agreement was observed. Results indicate that in 61.5% of incident angels, four-sided wind tower acts to draw the air out of building and in other incident angels with approximately equal amount of supply and extract rate, it operates as an air exchange unit. Accordingly, it can be concluded that putting aside stack effects, four-sided wind towers in dry regions of Iran are mostly employed for heat dissipation rather than inducing outdoor cool breezes.