Fasadga oʻrnatiladigan flap-fin lamelli shamol tutgich (façade-mounted flap-fin louver windcatcher) shamol hosil qiladigan bosim farqlaridan foydalanib, xonada tashqaridan toza havo kirishini va chiqindi havo chiqishini passiv flap qanotchalar orqali yoʻnaltirishga moʻljallangan tabiiy ventilyatsiya tizimidir. Ushbu tadqiqot baland binoning atmosfera chegara qatlamidagi etalon shamolini bino atrofida hosil boʻladigan mahalliy fasad shamoli bilan, undan esa shamol tutgichning ventilyatsiya sarfi bilan bogʻlaydigan koʻlamlararo sonli bashoratlash doirasini ishlab chiqadi. Tadqiqot ANSYS Fluent 2025 R1 yordamida bajarilgan barqaror RANS CFD simulyatsiyalarini, avval eksperimental ravishda tasdiqlangan kichik koʻlamli flap-fin ishlash tamoyilini, AIJ Case A bino-oqim validatsiyasini va uchta toʻliq bogʻlangan bino–shamol tutgich CFD holatini birgalikda qoʻllaydi.

Izolyatsiyalangan qurilma simulyatsiyalarida mahalliy gorizontal shamol tezligi \(U_{local}\) bilan toza havo ta’minoti sarfi \(Q\) oʻrtasida taxminan chiziqli \(Q=aU_{local}\) munosabat olingan va shamol tutgich uchun \(a=0,193\ \mathrm{m^2}\), koordinata boshidan oʻtuvchi chiziqli moslashuv uchun esa \(R^2=0,9995\) topilgan. Ushbu koeffitsiyent faqat-bino CFD modelidan olingan oʻlchamsiz mahalliy shamol tezligi koeffitsiyenti \(C_{U,p}\) bilan birlashtirilib, har bir nomzod fasad nuqtasi uchun qurilmaning toʻliq geometriyasini qayta yechmasdan \(Q_{pred}=aC_{U,p}U_{ref}\) koʻrinishida dastlabki bashorat qilish imkonini beradi.

Biroq usul barcha fasad oqim rejimlarida bir xil aniqlikda ishlamagan. Nisbatan silliq yon oqim mavjud boʻlgan Case B da bashorat 620,0 L/s, toʻliq bogʻlangan CFD natijasi 611,71 L/s boʻlgan va xato +%1,36 deb hisoblangan. Yoʻnalish jihatidan mos chekka urilish mavjud boʻlgan Case C da bashorat 460,0 L/s, toʻliq bogʻlangan natija 472,0 L/s va xato −%2,54 boʻlgan. Aksincha, kuchli ajralish va fazoviy jihatdan juda notekis oqim mavjud boʻlgan Case A da bitta nuqtadan olingan mahalliy tezlik haqiqiy kirish yuzasiga yetib keladigan samarali impulsni ifodalay olmagan; bashorat 250,0 L/s boʻlganida toʻliq bogʻlangan natija atigi 124,80 L/s boʻlgan va xato +%100,30 gacha koʻtarilgan.

Ichki havoni yangilash CFD tahlilida bir xil tashqi muhit shamol tezligi 5 m/s boʻlganda, oʻrganilgan kesim tekisliklarining oʻrtacha mahalliy havo yoshi tashqariga ochiladigan derazada 111,51 s, shamol tutgichda 76,55 s va anti-short-circuiting device (ASCD) oʻrnatilgan shamol tutgichda 69,14 s boʻlgan. ASCD shamol tutgich sarfini 992 L/s dan 920 L/s gacha, ya’ni %7,2 ga kamaytirgan boʻlsa-da, toza havoning bevosita yaqin egzozga chiqib ketishini cheklagan va uning xona ichiga chuqurroq kirishini ta’minlagan. Derazaga nisbatan oʻrtacha havo yoshi shamol tutgichda %31,4, ASCD li shamol tutgichda esa %38,0 ga kamaygan.

Ushbu natijalar toʻliq koʻlamli baland binoda dala muvaffaqiyati sifatida talqin qilinmasligi kerak. Toʻliq koʻlamli fasad tizimi ushbu maqolada CFD yordamida baholangan. Eksperimental tayanch avvalgi kichik koʻlamli flap-fin prototipiga tegishli shamol tunneli va tashqi muhit oʻlchovlaridir. Manba toʻliq koʻlamli fasadga oʻrnatilgan konfiguratsiyaning eksperimental tasdigʻini kelajakdagi tadqiqot sifatida qoldiradi.

Tadqiqot muammosi nega faqat derazani ochishdan iborat emas?

Bir tomonlama tabiiy ventilyatsiyada xonaning tashqi muhit bilan aloqasi faqat bitta fasad orqali amalga oshadi. Bu holat koʻndalang ventilyatsiyadagi kabi ikki alohida fasad oʻrtasidagi barqaror bosim farqidan foydalanishni qiyinlashtiradi. Baland binolarda muammo yanada murakkab, chunki binoga yaqinlashayotgan atmosfera shamoli bilan deraza yoki shamol tutgich haqiqatan koʻradigan mahalliy shamol bir xil emas. Bino fasadida turgʻunlik sohasi, chekka tezlanishi, oqimning ajralishi, qayta birikishi va iz zonasida qayta aylanish yuzaga kelishi mumkin.

Tadqiqotchilar hal qilishga urinayotgan asosiy muhandislik muammosi shuki: har bir mumkin boʻlgan fasad joylashuvida yuqori aniqlikdagi toʻliq bogʻlangan bino + qurilma CFD modelini ishga tushirish hisoblash jihatidan qimmat. Bunga qarshi, faqat erkin atmosfera shamol tezligidan foydalanish ham mahalliy bino aerodinamikasini e’tibordan chetda qoldiradi. Tadqiqot ushbu ikki chekka yondashuv oʻrtasida modulli usulni taklif qiladi.

Koʻlamlararo Bashoratlash Usuli Qanday Ishlaydi?

Usul avval qurilmadan mustaqil bino CFD si yordamida nomzod fasad nuqtasidagi mahalliy shamol tezligini etalon atmosfera shamoliga nisbatlaydi; soʻngra izolyatsiyalangan qurilma CFD sidan olingan \(Q=aU_{local}\) javobini ushbu mahalliy tezlik bilan birlashtirib, toʻliq qurilma geometriyasini har bir joylashuvda yechmasdan taxminiy ventilyatsiya sarfini hosil qiladi.

Flap-fin tizimi fizik jihatdan qanday ishlaydi?

Flap qanotchalar passiv qaytmas klapanga oʻxshash elementlar sifatida ishlaydi. Shamol tushadigan ochiqliklarda musbat bosim hosil boʻlganda tegishli qanotchalar toza havo kirishi yoʻnalishida ochiladi. Tashqi bosimi pastroq boʻlgan leeward ochiqliklar esa teskari oqimni cheklaydigan boshqa holatda qoladi va qolgan ochiqliklar egzoz yoʻlini hosil qiladi.

Qurilma fasaddan tashqariga boʻrtib chiqqani uchun bino yuzasining bevosita yonidagi mahalliy shamol manbasini tutishga harakat qiladi. Xona tashqi muhit bilan faqat shu shamol tutgich orqali bogʻlanganligi sababli tizimning asosiy harakatlantiruvchi kuchi turli bino fasadlari orasidagi bosim farqi emas, balki shamol tutgichning kirish va egzoz yuzalari orasida qurilmaning oʻzi hosil qiladigan bosim farqidir.

Simulyatsiya qilingan ish holatida kirish flap qanotlarining bir qismi 60°, qolganlari 75° ochiq; barcha chiqish flaplari esa 75° ochiq deb belgilangan. Manba kirish flaplarining barchasi 75° burchakka yetolmasligini avvalgi tajribalarda yonma-yon qanotlarning bir-biriga tegishi bilan izohlaydi. Shu sababli 60°–75° oraligʻi estetik model tanlovi emas, balki mexanik ravishda kuzatilgan ochilish chegarasining ifodasi sifatida ishlatilgan.

Xona va qurilmaning asosiy geometriyasi

Tadqiqotda ishlatilgan xona 5 m × 5 m × 3 m oʻlchamga ega. Har bir shamol tutgich ochiqligi 175 mm × 280 mm. Tizim tashqi flap-fin blokini, xonaga ulangan alohida ta’minot kanalini va qaytish/egzoz yoʻlini oʻz ichiga oladi. Ichki havoni yangilash tahlilida, shuningdek, toza ta’minot havosining yaqin egzozga bevosita qisqa tutashuvini oldini olishga moʻljallangan anti-short-circuiting device (ASCD) baholangan.

Nega oltita alohida simulyatsiya guruhi ishlatildi?

Sonli model qaysi farazlar ostida ishlaydi?

Simulyatsiyalar ANSYS Fluent 2025 R1 yordamida bajarilgan. Bosimga asoslangan, barqaror holatdagi Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) yechuvchisi qoʻllangan. Havo siqilmaydigan va izotermik deb qabul qilingan. Energiya tenglamasi yechilmagan, koʻtarilish/buoyancy ta’sirlari kiritilmagan.

Turbulentlik uchun standard \(k-\varepsilon\) modeli va standard wall functions ishlatilgan. Bosim-tezlik bogʻlanishida SIMPLE algoritmi; impuls, turbulent kinetik energiya va turbulent dissipation tezligi uchun second-order upwind diskretlashtirish qoʻllangan. Bino, zamin, xona devorlari, kanallar va flap yuzalari no-slip devor sifatida belgilangan.

Uch tezlik komponenti uchun qoldiq yaqinlashish mezoni \(10^{-4}\); uzluksizlik, \(k\) va \(\varepsilon\) uchun \(10^{-3}\). Ushbu chegaralar bajarilgach, kuzatilayotgan ta’minot sarfining qoʻshimcha iteratsiyalarda tizimli oʻzgarish koʻrsatmasligi ham yechimni qabul qilish sharti sifatida ishlatilgan.

RANS tenglamalari

Tenglama (B1) siqilmaydigan oqim uchun uzluksizlik tenglamasidir. \(u_i\) oʻrtacha tezlik komponentini, \(x_i\) fazoviy koordinatani bildiradi. Tenglama uzluksiz oqim maydonida massa yoʻqolmasligi yoki oʻz-oʻzidan hosil boʻlmasligini ifodalaydi.

Tenglama (B2) barqaror RANS impuls tenglamasidir. \(\rho\) havo zichligi, \(p\) oʻrtacha statik bosim, \(\mu\) molekulyar dinamik qovushqoqlik va \(\mu_t\) turbulent eddy qovushqoqligidir. Chap tomon oʻrtacha oqimning impuls tashishini; oʻng tomon esa bosim gradienti va qovushqoq/turbulent impuls uzatilishini ifodalaydi.

Standard \(k-\varepsilon\) modelida turbulent qovushqoqlik \(k\) turbulent kinetik energiya va \(\varepsilon\) dissipation tezligi orqali modellashtiriladi. Manbada \(C_\mu=0,09\) ishlatilgan.

Bu ikki tenglama turbulent kinetik energiyaning hosil boʻlish, tashilish, diffuziya va dissipation muvozanatini yopadi. Manbada \(C_{1\varepsilon}=1,44\), \(C_{2\varepsilon}=1,92\), \(\sigma_k=1,0\) va \(\sigma_\varepsilon=1,3\) ishlatilgan.

Bosim koeffitsiyenti nimani koʻrsatadi?

\(C_p\) sirt statik bosim farqini kiruvchi oqimning dinamik bosimiga nisbatan oʻlchamsizlashtiradi. Izolyatsiyalangan qurilma simulyatsiyalarida \(p_{ref}=0\) deb olingan. Shunday qilib, turli shamol tezliklaridagi sirtlarning bosim hosil qilish yoki soʻrish qobiliyati bir xil shkalada taqqoslanishi mumkin.

Atmosfera chegara qatlami kirish profili

Toʻliq koʻlamli bino simulyatsiyasida \(b=12\) m shamol tutgich oʻrnatish balandligidagi etalon daraja. \(U_{ref}=4,257\ \mathrm{m\,s^{-1}}\), \(k_{ref}=0,7115\ \mathrm{m^2\,s^{-2}}\) va daraja qonuni koʻrsatkichi \(\alpha=0,232\). Ushbu profil 24 m bino balandligida 5,0 m/s kirish tezligini hosil qiladi.

Turbulent dissipation tezligi \(k\) dan mahalliy muvozanat yondashuvi bilan hisoblangan. \(L_{model}\) turbulentlik uzunlik koʻlami; model koʻlamli validatsiyada 0,032 m, toʻliq koʻlamli simulyatsiyalarda 4,8 m ishlatilgan.

Bino koʻlami qanday kattalashtirildi?

AIJ Case A benchmark binosi 0,08 m × 0,08 m × 0,16 m oʻlchamlardan geometrik jihatdan 150 marta kattalashtirilib, 12 m × 12 m × 24 m toʻliq koʻlamli etalon binoga aylantirilgan. Manba ushbu koʻchirish oʻlchamsiz bino geometriyasini, atmosfera chegara qatlami profil shaklini va namuna olish joylarini saqlab qolganini bildiradi.

Toʻliq koʻlamli hisoblash sohasi 252 m × 144 m × 486 m. Tadqiqot yondashuvi yetarlicha yuqori Reynolds sonida oʻtkir qirrali bluff-body oʻrtacha oqim tuzilmasi Reynolds soniga nisbatan nisbatan zaif sezgirlik koʻrsatadi degan farazga asoslanadi.

Toʻr sezgirligi qanday tekshirildi?

Shamol tutgich uchun taxminan 0,24 million, 1,1 million va 4,04 million hujayrali qoʻpol, oʻrta va mayda toʻrlar taqqoslangan. Past va oʻrta shamol tezliklarida ventilyatsiya egri chiziqlari deyarli ustma-ust tushgan. Eng yuqori tezliklarda kirish, lamel va bino chekkasidagi kuchliroq gradientlar sababli kichik farqlar kuzatilgan; umumiy tendensiyani oʻzgartirmagani uchun keyingi simulyatsiyalarda oʻrta toʻr ishlatilgan.

Prototip va bino oqimi validatsiyasi qanchalik yaxshi?

Ushbu validatsiya ierarxik tuzilishga ega. Kichik prototip tajribasi flap-fin qurilma tamoyilini va qurilma koʻlamidagi CFD ni; AIJ benchmark esa bino atrofidagi oʻrtacha shamol maydonini qoʻllab-quvvatlaydi. Toʻliq koʻlamda fasadga oʻrnatilgan butun tizimning oʻzi eksperimental ravishda tasdiqlanmagan.

Mahalliy shamol tezligi koeffitsiyenti

\(C_{U,p}\) oʻlchamsiz. \(U_{local}\) nomzod qurilma joyidagi mahalliy gorizontal shamol tezligi kattaligi; \(U_{ref}\) shu balandlikdagi buzilmagan atmosfera chegara qatlami shamolidir. \(\theta\) keluvchi shamol yoʻnalishini, \(\phi\) kvadrat bino perimetri boʻylab oʻrnatish joyini, \(z\) esa balandlikni ifodalaydi.

Ushbu tadqiqotda \(U_{local}\) shamol tutgich markaziga mos nuqtada, fasaddan 1,5 m tashqarida va 12 m oʻrnatish balandligida hisoblangan gorizontal tezlik kattaligidir:

Tenglama (2) bino oqimi atmosfera etalon shamolini muayyan fasad nuqtasida qanchalik tezlashtirishi yoki sekinlashtirishini beradi.

Qurilma javobi nega chiziqli?

\(Q\) xona tomonidagi ta’minot ochiqligidan ichkariga kiradigan hajmiy toza havo sarfidir. Hisoblarda SI birligi m³/s, natija grafiklarida L/s ishlatilgan. \(a\) birligi m² boʻlgan qurilma javob koeffitsiyentidir.

Izolyatsiyalangan shamol tutgich uchun \(a=0,193\ \mathrm{m^2}\) va \(R^2=0,9995\) olingan. Manbada ushbu qiyalik modellashtirilgan tashqariga ochiluvchi windward deraza qiyaligidan taxminan 2,44 marta katta ekani qayd etilgan.

Mualliflarning aerodinamik izohiga koʻra, tekshirilgan Reynolds soni oraligʻida doimiy geometriya taxminan doimiy bosim va oqim koeffitsiyentlarini saqlab qolgani uchun bosim farqi \(U_{local}^2\) bilan, hajmiy sarf esa bosim farqining kvadrat ildizi bilan masshtablanadi; ularning birikishi taxminan \(Q\propto U_{local}\) natijasini beradi.

Koʻlamlararo bashorat tenglamasi

Tenglama (4) tadqiqotning markaziy muhandislik natijasidir. Muayyan joy uchun faqat-bino CFD dan \(C_{U,p}\) olingach, qurilmaning batafsil flap, kanal va chiqish geometriyasini oʻsha joyda qayta yechmasdan taxminiy toza havo sarfi hisoblanishi mumkin.

Biroq bu soddalashtirish haqiqiy boʻlishi uchun bitta nuqtada oʻlchangan \(U_{local}\) qurilmaning butun samarali kirish yuzasidagi oqimni yetarlicha ifodalashi kerak. Tadqiqotning Case A natijasi bu faraz kuchli ajralish sharoitida buzilishi mumkinligini koʻrsatadi.

Bitta Mahalliy Shamol Tezligi Koeffitsiyenti Qachon Ishonchli?

Manba natijalariga koʻra, bir nuqtali \(C_{U,p}\) koʻchirish qurilma kirishiga yetadigan oqim fazoviy jihatdan nisbatan silliq yoki hech boʻlmaganda yoʻnalish jihatidan izchil boʻlganda yaxshi ishlaydi; kuchli ajralish, qayta aylanish va keskin tezlik gradientlari mavjud hududlarda maydon boʻyicha aniqlangan tahlil yoki toʻliq bogʻlangan CFD zarur.

Bashorat xatosining ta’rifi

\(\varepsilon_Q\) ishorali nisbiy xatodir. Musbat qiymat soddalashtirilgan usul toʻliq bogʻlangan CFD dan yuqoriroq bashorat berganini; manfiy qiymat esa pastroq bashorat berganini koʻrsatadi.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Uchta toʻliq bogʻlangan validatsiya holati

Case A nega muvaffaqiyatsiz boʻldi?

Case A da qurilma 0° shamol ostida fasad markazidagi ajralgan va kuchli notekis oqim hududida joylashgan. Bitta nuqtadan olingan \(U_{local}=1,24\) m/s qiymati qurilmaning butun kirish yuzasiga haqiqatda yetib keladigan maydon boʻyicha oʻrtacha impulsni ifodalay olmagan.

Soddalashtirilgan usul 250,0 L/s ni bashorat qilgan boʻlsa, toʻliq bogʻlangan CFD atigi 124,8 L/s hosil qilgan. Boshqacha aytganda, bashorat haqiqiy toʻliq bogʻlangan natijaning taxminan ikki barobariga teng. Tadqiqotning asosiy cheklov xabari aynan shudir: yuqori mahalliy nuqta tezligi, agar shamol impulsi fasaddan ajralgan boʻlsa, samarali shamol tutishni anglatmasligi mumkin.

Case B nega yaxshi ishladi?

Case B da 45° burchak ostida keluvchi shamol sharoitida qurilma yon fasad markazida va oqim nisbatan silliq. \(U_{local}=3,08\) m/s va \(C_{U,p}=0,73\) bilan tenglama 620,0 L/s bashorat bergan; toʻliq bogʻlangan natija 611,71 L/s boʻlgan. +%1,36 xato bir nuqtali tezlik ushbu oqim rejimida qurilma koʻradigan samarali oqimni yaxshi ifodalashini koʻrsatadi.

Case C chekkada boʻlishiga qaramay nega yaxshi ishladi?

Case C bino chekkasiga yaqin boʻlgani uchun uni faqat “chekka joy yomon” deb talqin qilib boʻlmaydi. Bu holatda oqim chekka ta’siriga ega boʻlsa-da, qurilma kirishiga bevosita va yoʻnalish jihatidan mos ravishda uriladi. Bashorat 460,0 L/s, toʻliq bogʻlangan natija 472,0 L/s va xato −%2,54.

Shuning uchun oʻrnatish joyi faqat \(C_{U,p}\) kattaligiga qarab tanlanmasligi kerak. Manba ikki bosqichli tanlash yondashuvini taklif qiladi: avval shamol tezligi koeffitsiyenti va yoʻnalish barqarorligi boʻyicha nomzod nuqtalar tartiblanishi; soʻngra yaqinlashayotgan oqimning yoʻnalishi va kirish yuzasi boʻylab fazoviy silliqligi tekshirilishi kerak.

Shamol tutgichdagi bosim mexanizmi

10 m/s uniform mahalliy kirish tezligida manba taxminan 60 Pa dinamik bosimni qayd etadi. Ikki kirish yuzasida taxminan \(C_p=1,00\) va 0,50; toʻrtta egzoz yuzasida taxminan −0,62, −0,63, −0,63 va −0,57 qiymatlari topilgan.

Maydon boʻyicha oʻrtacha kirish bosim koeffitsiyenti taxminan \(C_{p,in}=0,75\), chiqish koeffitsiyenti \(C_{p,out}=-0,61\), farq esa \(\Delta C_p\approx1,36\). 5 m/s mahalliy tezlikda oʻrtacha kirish statik bosimi 11,18 Pa, chiqish −9,70 Pa va xona bosimi 0,74 Pa deb qayd etilgan.

Ushbu tuzilma kirishda musbat va egzozda manfiy bosim zonasi yaratib, toza havoning kirishdan xonaga va xonadan egzoz kanaliga yoʻnalishi uchun bosim potensialini ta’minlaydi.

Turbulentlik intensivligi qurilma javobini qanchalik oʻzgartirdi?

Izolyatsiyalangan qurilmaning uniform kirish turbulentlik intensivligi %1 dan %30 gacha oʻzgartirilgan. Manba sinovdan oʻtgan shamol tezligi oraligʻida hisoblangan ventilyatsiya sarfi eng koʻpi bilan taxminan %3,4 ga oʻzgarganini va \(Q-U_{local}\) chiziqli tendensiyasi saqlanganini bildiradi.

Bu topilma “turbulentlik hech qachon muhim emas” degani emas. Natija faqat shu izolyatsiyalangan, barqaror RANS qurilma simulyatsiyalarida belgilangan turbulentlik intensivligi sezgirligiga taalluqlidir. Case A natijasi fazoviy ajralish va yoʻnalish oʻzgarishi oddiy bir nuqtali tezlik munosabatidan ancha muhim boʻlishi mumkinligini koʻrsatadi.

Fasad joylarini skanerlash

Mahalliy shamol koeffitsiyentlari 12 m oʻrnatish balandligida 0°, 22,5° va 45° keluvchi shamol yoʻnalishlari uchun bino perimetri boʻylab chiqarilgan. Kvadrat binoning aylanish va aks ettirish simmetriyasi ushbu uch asosiy oqim rejimini perimetrga moslashtirish imkonini beradi.

Burchakka yaqin nuqtalar odatda tekis fasad markaziga qaraganda yuqoriroq mahalliy tezlik koeffitsiyentini koʻrsatishi mumkin; bunga chekka tezlanishi sabab boʻladi. Biroq manba koeffitsiyent kattaligi joy tanlash uchun oʻzi yetarli emasligini alohida ta’kidlaydi. Agar burchak tezlanishiga kuchli ajralish yoki qayta aylanish qoʻshilsa, yuqori nuqta tezligi qurilmaga samarali uzatilmasligi mumkin.

Ichki havoni yangilash qanday hisoblandi?

Mahalliy oʻrtacha havo yoshi \(\tau\) ANSYS Fluent User-Defined Scalar yondashuvi bilan passiv skalyar sifatida yechilgan:

\(\tau\) soniyalarda ifodalangan mahalliy oʻrtacha havo yoshidir. Yangi havo xonaga kirgandan keyin ichkarida qolgan sari skalyar qiymati ortadi. Pastroq havo yoshi tegishli nuqta yoki kesimga toza havo tezroq yetib borishini va eski havo tezroq yangilanishini bildiradi.

\(\Gamma_\tau\) havo yoshi skalyarining samarali diffuzivligidir. Molekulyar qovushqoqlik \(\mu_l\) va turbulent qovushqoqlik \(\mu_t\) mos ravishda laminar va turbulent Schmidt sonlari bilan masshtablanadi. Manbada ham \(Sc_l\), ham \(Sc_t\) qiymati 0,7 deb olingan.

Xona boʻylab turli masofalarda kesim tekisliklari yaratilgan va har bir tekislikdagi barcha CFD yechim nuqtalarining havo yoshi oʻrtachalashtirilgan. Bundan tashqari, toza havo kirishidan chiqarilgan pathline lar yordamida havoning bevosita egzozga borib-bormasligi vizuallashtirilgan.

ASCD Sarfni Biroz Kamaytirib, Havoni Yangilashni Qanday Yaxshiladi?

ASCD toza havo oqimini yaqin egzoz ochiqligiga toʻgʻridan-toʻgʻri boradigan qisqa yoʻldan chetga yoʻnaltirgani uchun umumiy sarf %7,2 ga kamaygan boʻlsa-da, havo xonaning kattaroq qismida aylanishini ta’minladi; natijada kesim tekisliklarining oʻrtacha havo yoshi derazaga nisbatan %38,0 ga kamaydi.

ASCD boʻlmaganda koʻplab qisqa yoʻl vaqtiga ega pathline lar kirishdan yaqin chiqishga bevosita boradi. Manba buni aniq havo qisqa tutashuvi deb talqin qiladi. ASCD qoʻshilganda chiqishga yoʻnalgan chiziqlarning muhim qismi xonada taxminan 20 soniya yoki undan koʻproq qoladi va kengroq xona miqyosida aylanadi.

ASCD qoʻshilishi shamol tutgich sarfini 992 L/s dan 920 L/s gacha tushirgan. Shunga qaramay, havo yoshi 76,55 s dan 69,14 s gacha kamaygan. Bu natija muhandislik nuqtayi nazaridan muhim: hajmiy havo sarfi va ventilyatsiya samaradorligi bir xil ishlash koʻrsatkichi emas. Havo qayerga borishi, xonada qancha vaqt qolishi va toza havoning egzozga qisqa tutashuv qilishi-qilmasligi ham muhim.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan xulosalar

• Izolyatsiyalangan flap-fin shamol tutgich uchun mahalliy shamol tezligi bilan ventilyatsiya sarfi oʻrtasida oʻrganilgan oraliqda juda kuchli taxminan chiziqli munosabat mavjud.
• \(a=0,193\ \mathrm{m^2}\) qurilma javob koeffitsiyenti faqat-bino CFD dan olingan \(C_{U,p}\) bilan birlashtirilib, fasad joylarini tezkor dastlabki skanerlash mumkin.
• Bir nuqtali koʻlamlararo uzatish nisbatan silliq yoki yoʻnalish jihatidan mos kirish oqimida %1,36 va %2,54 mutlaq xato darajasida ishlagan.
• Kuchli ajralish va qayta aylanishda bir nuqtali mahalliy tezlik jiddiy chalgʻitishi mumkin; Case A da xato +%100,30.
• Flap-fin tuzilmasi yoʻnaltirilgan ta’minot–egzoz yoʻlini saqlab, bir tomonlama xonada tartibli havo oqimini hosil qilishi mumkin.
• ASCD umumiy sarfni biroz kamaytirgan boʻlsa-da, havo qisqa tutashuvini kamaytirib xona miqyosida havoni yangilashni yaxshilagan.
• Manba doirasi har bir nomzod joyda toʻliq qurilma geometriyasi yechiladigan qimmat CFD oʻrniga, mos oqim rejimlarida ikki bosqichli dastlabki skanerlash usulini taklif qiladi.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan umumlashtirishlar

• Tadqiqot toʻliq koʻlamli fasad tizimi haqiqiy baland binoda eksperimental ravishda tasdiqlanganini koʻrsatmaydi.
• Barqaror va izotermik CFD natijalari tabiiy atmosferaning barcha keskin shamol, gust, termal buoyancy va barqarorlik sharoitlarini qamrab olmaydi.
• Ushbu tadqiqotdan haqiqiy yillik bino energiya tejamkorligi, HVAC energiya sarfi yoki karbon kamayishi hisoblab boʻlmaydi.
• ASCD barcha xona geometriyalarida %38 havo yoshi kamayishini ta’minlaydi degan xulosa chiqarib boʻlmaydi.
• \(a=0,193\ \mathrm{m^2}\) koeffitsiyenti boshqa shamol tutgich geometriyalariga universal doimiy sifatida qoʻllanmaydi.
• 0°, 22,5° va 45° koeffitsiyent ma’lumotlar bazasi notekis bino geometriyalari yoki haqiqiy shahar morfologiyalari uchun bevosita yetarli emas.
• Case C natijasi “barcha bino burchaklari mos oʻrnatish joyidir” degani emas; chekkadagi oqimning yoʻnalish mosligi alohida tekshirilishi kerak.
• RANS modeli transient vortex dynamics va vaqtga bogʻliq flap harakatini bevosita yechmaydi.

Asosiy cheklovlar va kelajakdagi tadqiqot yoʻnalishlari

Manba koeffitsiyent ma’lumotlar bazasi izolyatsiyalangan kvadrat kesimli bino, uch keluvchi shamol burchagi, neytral atmosfera, izotermik va barqaror oqim bilan cheklanganini ochiq aytadi. Notekis binolar, atrofdagi inshootlar, haqiqiy shahar morfologiyasi, non-neutral atmosfera qatlamlanishi va transient shamol alohida oʻrganilishi kerak.

Flaplarning vaqt davomida dinamik ochilib-yopilishi mavjud barqaror CFD da modellashtirilmagan. Avvalgi tajribalarda yengil qanotlar past tezliklarda mexanik ochiq holatiga tez yetgani va oraliq oʻtish tor tezlik oraligʻida yuz bergani kuzatilgani sababli flaplar doimiy ochiq/yopiq holatlar bilan ifodalangan.

Toʻliq koʻlamli tizim uchun konstruktiv ankraj, suv drenaji, tashqi muhit va qanot shovqini, yongʻin/tutun xavfsizligi, kuchli shamolda yopilish va filtr yoki issiqlikni qayta tiklash komponentlari keltirib chiqaradigan qoʻshimcha bosim yoʻqotishlari hali yechilgan loyiha validatsiyalari emas; manba bularni muhandislik rivojlantirish mavzulari sifatida sanaydi.

Manba, shuningdek, toʻliq koʻlamli fasad tizimining eksperimental validatsiyasini, transient kirish sharoitlarini, dinamik flap harakatini va yuqori aniqlikdagi modellashtirishni kelajakdagi tadqiqot mavzulari qatoriga kiritadi.

Amaliyot nuqtayi nazaridan bu nimani anglatadi?

Tadqiqotning eng kuchli amaliy hissasi “bu qurilma har bir fasadda shuncha havo beradi” koʻrinishidagi universal ishlash soni emas. Hissa — fasad oʻrnatish nuqtalarini kamroq hisoblash xarajati bilan tartiblash imkonini beradigan oqim-rejimidan xabardor dastlabki skanerlash usulini taklif qilishdir.

Birinchi bosqichda faqat-bino CFD yoki boshqa tasdiqlangan shahar shamoli baholashi yordamida nomzod joylarning mahalliy shamol koeffitsiyentlari olinishi mumkin. Ikkinchi bosqichda yuqori koeffitsiyentli nuqtalar faqat tezlik kattaligi boʻyicha emas, balki yaqinlashayotgan oqimning yoʻnalish barqarorligi va fazoviy silliqligi nuqtayi nazaridan tekshiriladi. Ajralgan yoki qayta aylanishli hududlar chiqarib tashlanadi yoki maxsus toʻliq bogʻlangan CFD ga yuboriladi.

Ushbu yondashuv kelajakda issiqlikni qayta tiklash, filtrlash yoki evaporativ sovitish kabi kam energiyali havo ishlov berish komponentlari bilan birlashtirilishi mumkin boʻlgan yoʻnalishi boshqariladigan toza havo yoʻli uchun aerodinamik asos taqdim etishi mumkin. Biroq ushbu komponentlarning haqiqiy bosim yoʻqotishlari va energiya samaradorligi bu tadqiqot doirasida oʻlchanmagan.

Manba va Usul Haqida Izoh

Original tadqiqot: Cross-scale prediction of façade mounted flap fin windcatcher performance for high-rise single-sided ventilation.

Mualliflar — yuklangan PDF: Jiaxiang Li; Yongfei Zhao; Bingchao Zhang; Sirui Wu; John Calautit; Cruz Y. Li; Yukio Tamura.

Mas’ul muallif: Bingchao Zhang, School of Civil Engineering, Chongqing University; bingchao.zhang@cqu.edu.cn.

Teng hissa: Manba PDF da teng hissa/birinchi hammuallif bayonoti aniqlanmagan.

Afiliasiyalar: School of Civil Engineering, Chongqing University, China; State Key Laboratory of Climate Resilience for Coastal Cities, Department of Civil and Environmental Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong SAR, China; Chongqing Engineering (Group) Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, China; The Bartlett, Faculty of the Built Environment, University College London, London, United Kingdom; Center for Low-Altitude Wind Engineering (cLAW), State Key Laboratory of Safety and Resilience of Civil Engineering in Mountain Areas, China; Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhuhai), China.

Manba turi: CFD asosidagi sonli muhandislik tadqiqoti; avvalgi eksperimental prototip validatsiyasi va benchmark validatsiyasi bilan qoʻllab-quvvatlangan preprint.

Taqriz holati: PDF ochiq ravishda “This preprint research paper has not been peer reviewed” ma’lumotini oʻz ichiga oladi; koʻrib chiqilgan versiya taqrizdan oʻtmagan.

Platforma: SSRN.

SSRN abstract raqami: 7624358.

DOI: 10.2139/ssrn.7624358.

SSRN joylashtirilgan sana: 17 Oktabr 2026.

Jurnal / jild / son: Koʻrib chiqilgan fayl jurnalning version of record versiyasi emas; jurnal, jild va son ma’lumotlari ushbu preprintga taalluqli emas.

Rasmiy havola: https://ssrn.com/abstract=7624358

Bibliografik qayd farqi: Yuklangan PDF mualliflardan Yongfei Zhao va John Calautit ismlarini shu shaklda beradi. SSRN veb meta qaydi esa ayni shaxslarni “Yong Fei Zhao” va “John Calautite” shaklida koʻrsatadi. Ushbu Verianla maqolasida yuklangan PDF dagi muallif yozilishi asos qilib olingan; farq yashirilmagan.

Litsenziya: Yuklangan PDF va tekshirilgan SSRN bibliografik qaydida maqola rasmlaridan qayta foydalanishga ochiq ruxsat beruvchi Creative Commons litsenziyasi aniqlanmagan. Shu sababli manba CFD tasvirlari, prototip fotosuratlari va grafik dizaynlari nusxalanmagan; ilmiy munosabatlar mustaqil HTML/SVG va jadvallar yordamida qayta ifodalangan.

Dasturiy ta’minot: ANSYS Fluent 2025 R1.

Yechuvchi: Pressure-based steady-state RANS; standard \(k-\varepsilon\); standard wall functions; SIMPLE; second-order upwind.

Asosiy farazlar: Siqilmaydigan havo, izotermik oqim, energiya tenglamasi yechilmagan, buoyancy kiritilmagan, barqaror kirish, no-slip qattiq yuzalar.

Yaqinlashish: Tezlik komponentlari uchun \(10^{-4}\); uzluksizlik, \(k\) va \(\varepsilon\) uchun \(10^{-3}\); shuningdek ta’minot sarfi qoʻshimcha iteratsiyalarda tizimli oʻzgarish koʻrsatmasligi sharti.

Atmosfera chegara qatlami: \(U_{ref}=4,257\ \mathrm{m/s}\) @ 12 m; \(k_{ref}=0,7115\ \mathrm{m^2/s^2}\); \(\alpha=0,232\); 24 m balandlikda kirish tezligi 5,0 m/s.

Toʻliq koʻlamli etalon bino: 12 m × 12 m × 24 m; AIJ model geometriyasining 150 marta koʻlam koʻchirilishi.

Computational domain: 252 m × 144 m × 486 m.

Keluvchi shamol yoʻnalishlari: faqat-bino fasad xaritalashda 0°, 22,5° va 45°.

Prototip eksperimental tayanchi: Avvalgi kichik koʻlamli flap-fin prototipi ochiq shamol tunneli va University of Nottingham kampusidagi tashqi muhit tajribasi bilan sinovdan oʻtkazilgan. Ushbu ma’lumotlar bu maqoladagi toʻliq koʻlamli fasad tizimining bevosita eksperimental ishlashi emas.

Ma’lumotlar mavjudligi: Tadqiqot xulosalarini qoʻllab-quvvatlaydigan ma’lumotlarni asosli talab asosida mas’ul muallifdan olish mumkinligi qayd etilgan.

Moliyalashtirish: National Natural Science Foundation of China, Project 52221002; 111 Project of the Ministry of Education and the Bureau of Foreign Experts of China, No. B18062; Chongqing Municipal Joint Action Program for Enterprise Key Technology Development, CSTB2025TIAD-qykjggX0296; “Belt and Road” iUNRC Innovation Fund / Fundamental Research Funds for the Central Universities, 2024CDJYDYL007; New Chongqing “One Plan” Outstanding Scientist Project, CSTB2024YCJH-KYXM0053.

CRediT / muallif hissalari: Yuklangan PDF da alohida CRediT authorship contribution statement aniqlanmagan.

Manfaatlar toʻqnashuvi: Yuklangan PDF da alohida va ochiq competing interests / conflict of interest bayonoti aniqlanmagan. Shu sababli manbada boʻlmagan “manfaatlar toʻqnashuvi yoʻq” degan bayonot qoʻshilmagan.

Asosiy uslubiy chegara: Toʻliq koʻlamli fasad konfiguratsiyasi izolyatsiyalangan kvadrat bino, neytral atmosfera, barqaror va izotermik CFD sharoitlarida baholangan. Haqiqiy toʻliq koʻlamli bino tajribasi, termal buoyancy, non-neutral atmosfera, atrofdagi binolar ta’siri, transient gust/vortex tuzilmalari va dinamik flap harakati ushbu tadqiqotda tasdiqlanmagan.

Verianla Live / Live Figure mosligi: Qisman mos. Etalon ABL → mahalliy fasad shamoli → qurilma javobi → bashorat qilingan sarf oqimi doimiy-parametrli source-derived jarayon animatsiyasi sifatida mos. A/B/C manba natijalari ham source-faithful taqqoslash sifatida animatsiyalanishi mumkin. Foydalanuvchiga fizik parametrlarni oʻzgartirib yangi CFD natijasi ishlab chiqarishga ruxsat berilmasligi kerak.