طراحی سازه و مدل‌سازی جریان هوای گلخانه‌ای

سعیده هاشمی- دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی کشاورزی- مهندسی مکانیک بیوسیستم، گرایش طراحی و ساخت، در پایان نامه خود به بررسی "طراحی سازه و مدل سازی جریان هوای گلخانه برای دو اقلیم اصفهان" پرداخت.

هدف از ساخت گلخانه، فراهم کردن شرایط اقلیمی مطلوب برای رشد گیاه و کنترل عوامل محیطی به‌منظور تامین شرایط بهینه مورد نظر گیاه است. در حال حاضر در بسیاری از مناطق ایران از الگویی یکسان برای سازه گلخانه استفاده می‌شود. این در حالی است که با توجه به تنوع اقلیمی و نیز نوع گیاهان کشت شده، بررسی سازه‌ گلخانه مطلوب و مناسب منطقه‌ای ضروری است. بدیهی است که سازه بهینه، تاثیری مستقیم بر کاهش هزینه‌های انرژی نظیر سرمایش و گرمایش خواهد داشت.

آب و هوای منطقه و نوع محصول، از عوامل مهم و تاثیرگذار بر ساختار سازه گلخانه و ویژگی‌های عملکردی آن است. با توجه به تنوع اقلیم آب و هوایی موجود در منطقه اصفهان و وفور کشت‌های گلخانه‌ای، انجام مطالعه‌های علمی در زمینه مسائل مربوط به سازه گلخانه و مدل‌سازی سازه منطبق با شرایط دو اقلیم نیمه گرم و نیمه خشک و نسبتا سرد بادخیز، یکی از اهداف این پژوهش در نظر گرفته شد.

به گزارش ایسنا، در این تحقیق، پس از جمع‌آوری داده‌های هواشناسی در دو اقلیم‌ مورد نظر، به‌منظور مدل‌سازی سازه گلخانه منطبق با شرایط اقلیمی، ابتدا طراحی چهار سازه گلخانه‌ای رایج در کشور به‌وسیله نرم‌افزار نقشه-کشی سازه SAP۲۰۰۰ انجام و سپس بارگذاری انواع بار از جمله بار مرده، بار زنده، بار برف و بار باد برای هر دو اقلیم انتخاب و بر روی سازه‌ها تحلیل نیرویی انجام شد.

سازه مناسب و منطبق با شرایط اقلیم اصفهان در تهویه طبیعی، سازه تونلی با پنجره‌های بال کبوتری و سازه مناسب و منطبق با شرایط اقلیم میمه، سازه تونلی کمانی تعیین شد. به‌منظور شبیه سازی عددی جریان هوا و انتقال حرارت (تهویه طبیعی گلخانه)، گلخانه‌های مورد نظر با حالت‌های مختلف باز بودن دریچه‌های جانبی و سقفی و جهت باد عمود و موازی با طول گلخانه در نظر گرفته شد و جریان مغشوش هوای داخل گلخانه در حالت سه بعدی، به کمک نرم‌ افزار فلوئنت با مدل کی‌اپسیلون شبیه‌سازی شد. این شبیه‌سازی با حل عددی معادلات استوکس انجام و در شبیه‌سازی، بوته‌های خیار به صورت محیط متخلخل در نظر گرفته شد. الگوی تغییرات سرعت جریان هوا، الگوی تغییرات دما و الگوی جریان داخل گلخانه نیز در سازه بهینه تعیین شد.

نتایج تحقیق نشان داد، در حالتی که تنها دریچه‌های سقفی باز بود، الگوی تغییرات دما و الگوی تغییرات سرعت جریان هوا به‌ترتیب، بیشترین اختلاف درجه حرارت در حدود ۱۰ درجه سلسیوس بین داخل و خارج گلخانه و کمترین سرعت جریان هوای داخلی را نشان داد. در حالتی که تنها دریچه‌های جانبی باز بود، اختلاف درجه حرارت داخل و سطح پوشش گیاه و خارج گلخانه در حدود ۴ تا ۵ درجه سلسیوس بود و هوای گرم با اختلاف ۱۰ درجه سلسیوس بالاتر از دمای خارجی در بالا و نزدیک دریچه‌های سقفی تجمع یافت و در حالتی که دریچه‌های جانبی و سقفی همزمان باز بود، اختلاف درجه حرارت داخل و خارج گلخانه در حدود ۳ درجه سلسیوس بود. تنها وقتی دریچه‌های سقفی گلخانه‌ باز است، کمترین میزان تهویه و خنک‌سازی به‌وسیله تهویه طبیعی انجام ‌شد. همچنین چنانچه دریچه‌های جانبی و سقفی گلخانه همزمان باز باشد، مخلوط شدن هوا و توزیع دما در داخل گلخانه و سطح پوشش گیاه یکنواخت‌تر است.

این پایان نامه با راهنمایی علی اسحق بیگی در دانشگاه صنعتی اصفهان دفاع شد.

انتهای پیام