نوع مقاله : Research Paper

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 Shariati St

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان

چکیده

زمینه و هدف: بیش از 90 درصد زندگی افراد در محیط های داخل ساختمان سپری می شود و آلودگی هوای داخل ساختمان عامل سالانه بیش از 2/2 میلیون مرگ و میر در سطح جهان است. بر خلاف تصورات رایج مردم، خطرات ناشی از آلاینده‌ها در مکان‌های بسته بیشتر از محیط های باز است. در این مطالعه هدف بررسی توانایی کامپیوتر در شبیه‌سازی رفتار جریان در فضای داخل ساختمان و ارزیابی امکان ارضای استانداردهای موجود است.
مواد و روش‌ها: الگوی جریان و نحوه اختلاط و رقیق سازی پلوم از طریق توسعه یک حلگر در نرم افزار متن ‌باز اوپن فوم مورد بررسی قرار گرفته و نتایج با مشاهدات آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است.
یافته ها: به علت شناوری مثبت پلوم مونوکسیدکربن، جریان ورودی از کف ساختمان، پس از صعود و پخش در فضای داخلی کارگاه، نهایتا از پنجره سقفی آن به خارج هدایت می‌گردد. به این ترتیب مشاهده شده است که در شرایط عدم وجود بازشوهای جانبی، میزان غلظت مونوکسیدکربن در ارتفاع تنفسی کارگران در مدلهای مختلف مورد آزمون، به حد بسیار خطرناک (>ppm 100) می‌رسد.
نتیجه گیری: در این مطالعه غلظت آلاینده مونوکسیدکربن در فضای داخلی ساختمان بسیار فراتر از حداکثر مقدار مجاز توصیه شده در استانداردهای موجود برآورد گردیده است. بررسی غلظت آلودگی در فضای داخلی کارگاه بیانگر عدم کفایت تهویه طبیعی برای شرایط حاضر و لزوم استفاده از روش‌های مکانیکی جهت کاهش غلظت بالای آلودگی تا سطح استاندارد تنفسی افراد شاغل در آن است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling for transport and distribution of carbon monoxide plume in indoor spaces and stagnant environment

نویسندگان [English]

  • adele abdi 1
  • ozeair abessi 2
  • Ehsan Khavasi 3

1 1- Master student, Babol Noshirvani University of Technology

2 Shariati St

3 Department of Mechanical Engineering, University of Zanjan

چکیده [English]

Background and Purpose: More than 90% of people’s lives are spent indoors
and indoor air pollution is the cause of more than 2.2 million deaths annually
worldwide. Contrary to popular belief, the dangers of pollutants in enclosed
spaces are greater than in open environments. In this study, the ability of
the computer models to simulate flow behavior in the interior space of an
industrial workshop was investigated to may check the satisfaction of the
environmental standards
Materials and Methods: The flow pattern and flow mixing and dilution were
investigated by developing a specific solver in Open FOAM and comparing the
results with the experimental data.
Results: Due to the initial buoyancy, the plume enters from the lower opening
with high concentration and after diluting in indoor space, goes out from
the roof opening. It is then observed that while there are no openings, the
concentration of Carbon Monoxide in the breathing height of workers will
reach the dangerous limit of (100 ppm <) in different models.
Conclusion: In this study, the concentration of Carbon Monoxide in the
building’s interior space was estimated far higher than the maximum allowable
centration mentioned in the standards. Therefore, the high level of pollution
concentration in indoor spaces indicates the inadequacy of natural ventilation
and the need for mechanical ventilation to could decrease pollution down to
the breathing standard of ocupants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Light pollutant
  • Transmission
  • Openfoam
  • Natural Ventilation
  • Carbon monoxide
  1. Ghiasuddin M. Air pollution. Sources, impacts and control, Second Edition, Tehran university publication, Tehran. 2018. (Persian)
  2. 2. Levy RJ. Carbon monoxide pollution and neurodevelopment: a public health Neurotoxicology and teratology. 2015. 49: 31-40.
  3. The American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, (ASHRAE.org), ASHRAE Standards Strategic Plan.
  4. Lam JC. Chan ALS. CFD analysis and energy simulation of a gymnasium, Building and Environment. 2001.
  5. Yu H. Liao C M. Liang H M. et al. Scale model study of airflow performance in a ceiling slot-ventilated enclosure: Non-isothermal condition, Building and Environment, 2007.
  6. Zhang J S. Frana K. A Numerical Simulation of the Indoor Air Flow, 2013.
  7. Limane A. Fellouah H. Galani, N. Thermo-ventilation study by OpenFOAM of the airflow in a cavity with heated floor, Building Simulation. 2015
  8. King M F. Investigating the influence of neighbouring structures on natural Ventilation potential of a full-scale cubical building using time-dependent CFD, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2017.
  9. Limane A. Fellouah H. Galanis N. Simulation of airflow with heat and mass transfer in an indoor swimming pool by OpenFOAM, International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017
  10. Haghgoo, A., Abessi, O., Rahmani Firoozjaee, A. Experimental study on the transport and distribution of Carbon Monoxide in indoor spaces. Journal of Environmental Studies, 2019, 45(4), 725-740. (Persian)
  11. Haghgoo, A. Dispersion modeling of air pollution from indoor point sources. MSc Thesis, Babol Noshirvani University of Science and Technology, 2019. (Persian)
  12. Fischer B. List E J. Imberger J. Brooks N H. Mixing in inland and coastal waters, Academic Press, New York. 1979
  13. Lee J. Chu H W. Chu, V H. Turbulent jets and plumes: A Lagrangian approach. Vol. 1. Springer Science & Business Media. 2003
  14. Jirka G. Integral model for turbulent buoyant jets in unbounded stratified flows. Part I: single round jet. J. Environ. Fluid Mech. 2004, 4: 1e56.
  15. Lende R. A temporary decrease in the ventilatory function of an urban population during an acute increase in air pollution. Bulletin Europeen de physiopathologie respiratore. 1975. 11:31-43 in WHO series No.23.
  16. Zhan JS. Frana K. A Numerical Simulation of the Indoor Air Flow. 2013
  17. CFX-solver. A. N. S. Y. S. Theory guide. Release II. 2006.
  18. Sakiyama NRM. Mazzaferro L. Carlo JC. Bejat T. Garrecht H 2021. Dataset of the EnergyPlus model used in the assessment of natural ventilation potential through building simulation. Data in brief, 34, 106753.