Numerical simulation of two-phase flow and study of behavior of aerosols and dust particles under different weather conditions and sedimentation process of dusts

Authors

1 Department of Civil Engineering, University of Qom, Iran.

2 CFD and Turbulence Research Laboratory, Department of Mechanical Engineering, University of Qom, Iran.

Abstract

Today, dust, biological and technical implications of them has become a problem in which researchers and industrialists have been involved. In the present study, expressed an overview of the status of dust and environmental problems in the country and described how to model the motion of dust in the range of Qom University using computational fluid dynamics tools. Then it is said how are atmospheric conditions effect and the deposition of these particles on the part of the University of Qom numerically. The results showed that the building architecture has a significant effect on the distribution of dust concentration around the building. Then, the effects of wind direction are also studied. The trapped dust particles will be minimized for a specific angle between the wind and building directions. The effects of temperature gradient (daily and seasonal) on dust concentration are also studied and then the effects of various temperatures on the dust emission studied. It has been observed that considering the temperature variation in computational model leads to reduction of concentration of dust particles up to %90. Finally, accumulation of settled particles on the ground level was considered. The results proved the considerable influence of wind direction on accumulation of settled particles in the central yard of the building.

Keywords

Main Subjects


[1] متین اح، بیاتیان م (1389) جمع آوری و پالایش آلاینده‎های هوا (ذره ها). چاپ اول، تهران: انتشارات فن‎آوران.
[2] قاسمی ف، تقوی ل (1392) بررسی ترکیب و منشاء ریزگرد‎ها و تاثیرات آن بر سلامتی انسان و محیط‎زیست. سی و دومین گردهمایی و نخستین کنگرۀ بین المللی تخصصی علوم زمین 27-30.
[3] اسکندری ص (1390) آلودگی هوا. گزارش ادارۀ پایش هوای سازمان حفاظت محیط‎زیست ایران.
[4] مرادی ا (1394) ارزیابی اثرات زیست محیطی پدیده خشکسالی بر وقوع ریزگردها. اولین همایش ملی تخصصی علوم کشاورزی و محیط زیست ایران.
[5] احدی س، نجفی م‌ع، روشنی م (1391) گزارش سالانه کیفیت هوای تهران در سال 1390. گزارش فنی شرکت کنترل کیفیت هوا، شماره QM91/02/06(U)/01،  یکم مهر‎ماه.
[6] NARSTO EPA_SS_HOUSTON TEXAQS2000 PM2.5 Organic Speciation Data (2005) Retrieved from http://www.calipso.larc.nasa.gov.
[7]  Characterization of transport and transformation of air pollutants, (n.d). Retrieved from https://www.mtu.edu.
[8] بُربُر م (1393) خاستگاه و خسارت ریزگردها. دسترسی از http://reezgard.blogfa.com بازیابی شده در تاریخ 8/5/1394.
[9] گرد و غبار سونامی مرگباری برای بخش کشاورزی (1392) دسترسی از http://reezgard.blogfa.com بازیابی شده در تاریخ 19/5/1394.
[10] گزارش ادارۀ کل حفاظت محیط زیست استان قم (بی تا). سازمان حفاظت محیط زیست، شاخص کیفیت هوا، دسترسی در تاریخ 30/11/1393.
[11] احمدیزاده ا (1393) گزارش وضعیت آلودگی های زیست محیطی استان قم، سازمان حفاظت محیط زیست، اداره کل حفاظت محیط زیست قم، مرکز تحقیقات زیست محیطی، شهریور.
[12] سلیمانی آ، عسگری ح‌م، دادالهی س‌.، علمی‌زاده هـ، خزاعی س‌ح (بی تا) ارزیابی عمق اپتیکی حاصل از تصاویر ماهواره MODIS در خلیج فارس، پذیرفته شده درمجله علوم و فنون دریایی.
[13] میر عبد الله لواسانی آ، مهدی پور ر، رضی پ (1392) بررسی عددی پروسیتی و ضخامت فیلتر در حرکت ریز گرد‎ها. همایش ملی پژوهش‎‎های محیط‎زیست ایران، همدان، دانشکده شهید مفتح.
[14] مؤیدی م‌ک، بشردوست ع (1394) شبیه‎سازی عددی میدان جریان و انتقال ذره های آلاینده حول پشته‎های انباشت مواد اولیه. بیست و سومین همایش سالانه بین‎المللی مهندسی مکانیک ایران، تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
[15] حسنوند م‌ص، ترکیان ا، صاحب نسق م‌ر، ندافی ک، مویدی م‌ک (1391) بررسی اثر مواد افزودنی بر کاهش بادبردگی از پشته‎های سنگ آهن با استفاده از تونل باد. مجله سلامت و محیط، فصلنامه علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران 519-530.
[16] قمی م، قدیمی ف (1393) بررسی آلاینده‎های عناصر سنگین موجود در ریزگردهای شهر اراک. همایش ملی زیست بوم پایدار و توسعه، اراک.
[17] همتی م، رحیمی ق(1393) بررسی توزیع مکانی برخی فلزات سنگین حاصل از ریز ذره‌های گردوغبار در همدان. اولین همایش ملی مدیریت پایدار منابع خاک و محیط‎زیست، دانشگاه شهید باهنر کرمان.
[18] رفیعی م، بنی نعیمه س، راسخ ع (1393) بررسی میزان تاثیر سرعت باد در تشدید غلظت PM10 در هوای شهر اهواز. اولین همایش ملی محیط‎زیست دانشگاه پیام نور، اصفهان.
[19] Zhang Z, Wieland R, Reiche M, Funk R, Hoffmann C, Li Y, Sommer M (2011) Wind modelling for wind erosion research by open source computational fluid dynamics. Ecological Inform 6(5): 316-324.
[20] Hong SW, Lee IB ,Seo IH, Kwon KS, Kim TW, Son YH, Kim M (2014) Measurement and prediction of soil erosion in dry field using portable wind erosion tunnel. Biosyst Eng 68-82.
[21] Liu D, Bu C, Chen X (2013) Development and test of CFD–DEM model for complex geometry:A coupling algorithm for Fluent and DEM. Comput Chem Eng 260-268.
[22] ورستیگ م (1379). مقدمه‎ای بر دینامیک سیالات محاسباتی CFD. چاپ اول، انتشارات دانشگاه علم و صنعت.
[23] فرزیگر جی اچ (1388) روش‎های محاسباتی در دینامیک شاره‎ها. چاپ اول، انتشارات دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل.
[24] McDonough JM (2007) Lectures in computational fluid dynamics of incompressible flow. 3rd edn. pp 60-61.
[25] Marchi CH, Suero R, Araki LK (2009) The lid-driven square cavity flow: Numerical solution with a 1024 x 1024 grid. ABCM XXXI(3).