علم برای شهرهای بادی – ScienceDaily


در چند دهه گذشته ، جمعیت جهانی و شهرنشینی رونق یافته است. با آنها ده ها ساختمان بلند جدید ، هواپیماهای بدون سرنشین ، سیستم های تهویه با مصرف انرژی بیشتر و تاکسی های هوایی برنامه ریزی شده از اوبر و سایر شرکت ها ارائه شد. اما این پیشرفت های فن آوری باید با یک پدیده فیزیکی طبیعی مقابله کند: باد.

دانشمندان آخرین یافته ها را برای مدل سازی و پیش بینی جریان هوای شهری – با امید به ساختن ساختمان های بهتر ، شهرها و حمل و نقل – در هفتاد و سومین نشست سالانه انجمن فیزیکی آمریکا ، بخش پویایی سیالات ارائه دادند.

آسمان شهری آینده می تواند با هواپیماهای خودمختار بجوشد: تاکسی های هوایی ، هواپیماهای بدون سرنشین و سایر سیستم های هواپیما. یک تیم از دانشگاه ایالتی اوکلاهما تکنیک هایی را برای مدل سازی خطرات زیست محیطی که این وسایل نقلیه با آن روبرو می شوند ، توسعه داده است تا بتوانند در شهرها با خیال راحت حرکت کنند.

جیمی جیکوب ، محقق این گروه ، که هدایت تیم را بر عهده دارد ، گفت: “محیط شهری چالش های بزرگی را برای هواپیماهای بدون سرنشین و سیستم عامل های تحرک هوای شهری ایجاد می کند. “علاوه بر چالش های ازدحام و موانع ، در مدل سازی ، شناسایی و انطباق میدان های بادی پویای شهری و همچنین در ناوبری دقیق از طریق شرایط نامساعد جوی ، شکاف های مهم فناوری وجود دارد.”

محققان سنسورهایی را به هواپیماهای رباتیک وصل کرده اند تا اندازه گیری منسجم تری از بیداری در ساختمان ها یا آشفتگی جریان هوا در اطراف ساختمان انجام دهند. آنها این داده ها را با پیش بینی های عددی ترکیب کردند تا تصویر بهتری از الگوهای پیچیده باد موجود در محیط شهری بدست آورند.

این کار می تواند به بهبود پیش بینی های باد و هوا کمک کند ، نه تنها برای هواپیماهای بدون سرنشین بلکه برای هواپیماهای معمولی.

جیکوب گفت: “پتانسیل هر گونه تجهیزات پهپادی و تاکسی هوایی شهری و همچنین سنسورهای دیگر فرصتی را برای تغییر بازی در توانایی نظارت ، پیش بینی و گزارش وقایع خطرناک آب و هوایی فراهم می کند.”

گروه دیگری نیز که در دانشگاه ساری مستقر هستند ، در حال بررسی بیداری های ساختمانی هستند. آنها به دنبال بهبود کیفیت هوا در شهرها ، بدنبال تفاوت بیداری بین یک ساختمان بلند و یک گروه از ساختمانهای بلند بودند.

جوشوا آنتونی مینین ، محقق مهندسی مکانیک گفت: “درک چگونگی مدل سازی مسیر دنباله دار ساختمان های بلند اولین قدم برای توانمندسازی طراحان شهری برای کاهش اثر جزیره گرمایی و همچنین بهبود کیفیت هوای شهری است.”

این تیم آزمایشاتی را در یک تونل باد انجام داد و گروه بندی ، نسبت و فاصله ساختمانهای بلند را تغییر داد. آنها تشویق شدند كه ببینند وقتی در پایین دست به اندازه كافی اندازه گیری می شوند ، گروهی از ساختمانها و یك ساختمان منزوی دارای خصوصیات بیداری مشابه هستند. همچنین به نظر می رسد تغییرات در جهت باد بر بیداری خوشه های ساختمان ها تأثیر بسزایی دارد.

تمام ساختمان ها ، بلند یا نبود ، باید تهویه شوند.

نیکلاس وایز ، محقق دانشگاه کمبریج ، گفت: “توانایی پیش بینی میزان جریان تهویه ، زمان تصفیه و الگوی جریان برای راحتی و سلامتی انسان مهم است ، همانطور که بر لزوم جلوگیری از گسترش ویروس کرونا در هوا تأکید شده است.”

وی با استاد مهندسی گری هانت ویز ، مشکلی را در مدلهای فعلی سیستمهای تهویه طبیعی غیرفعال کشف کرد. آنها اغلب از جریان جابجایی استفاده می کنند – هنگامی که هوای خنک شبانه از طریق یک دهانه وارد ساختمان می شود و هوای گرمتر جمع شده در روز از دهانه دیگری خارج می شود.

مدل سازی ریاضی آنها نشان داد که جریان جابجایی در طی تصفیه هوای گرم ، همانطور که تصور می شد ، ادامه پیدا نکرده است. در عوض ، اتاق “جریان تبادل ناموزونی” را تجربه می کند ، که می تواند روند پاکسازی را کند کند.

ویس گفت: “هر جریان شیفتی به یک جریان مبادله نامتعادل تغییر می کند.”

محققان تعجب کردند که افزودن یک دهانه کوچک با سطح پایین در مقایسه با اتاقی که فقط دارای دهانه سطح بالایی است ، چقدر باعث خنک شدن اتاق می شود. مدل آنها برای طراحان سیستم های تهویه طبیعی مفید خواهد بود.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*