بررسی نقش جریان و رطوبت نسبی هوا در فرسایش قلعۀ تاریخی والی شهر ایلام به روش محاسباتی دینامیک سیالات

امروزه حفاظت از بناهای تاریخی در جوامع علمی جهان، موضوعی مهم و حیاتی شناخته شده است؛ لذا تحلیل ابعاد زیستیِ و عملکردی بناهای تاریخی هم ازنظر معماری و هم از دیگر مناظر مهندسی، یکی از ضروریات پژوهشی است. برای پرداختن به تاثیر رطوبت بر آسایش حرارتی در ساختمان‌های تاریخی، اجرای راهبردهایی مانند تهویۀ مناسب، اقدامات کنترل رطوبت و نگهداری دوره‌ای در طول پروژه‌های مرمت یا نوسازی ضروری است. پژوهش حاضر با بهره‌گیری از روش دینامیک سیالات محاسباتی، توسط نرم‌افزار فلوئنت، جریان و رطوبت نسبی هوا در فضای داخلی یک بنای تاریخی (قلعۀ والی شهر ایلام) را شبیه‌سازی و مورد تجزیه‌وتحلیل قرار داده است. با توجه به اینکه رطوبت یکی از عوامل مخرب بر بافت تاریخی قلمداد می‌شود و این عامل تخریبی با برودت هوا در زمستان اهمیت بیشتری نیز پیدا می‌کند، ابتدا به روش تجربی با استفاده از تجهیزات داده‌نگار، متغیرهای دما، رطوبت نسبی، فشار و سرعت جریان هوا، در یکی از بحرانی‌ترین بازه‌های سرد دمایی در فصل زمستان ازنظر دما و رطوبت نسبی، اندازه‌گیری شده و سپس با مدل‌سازی بنا در نرم‌افزار راینو و تحلیل مدل در نرم‌افزار فلوئنت، به مقایسۀ نتایج روش تجربی و روش تحلیل عددی در دو سناریوی مختلف پرداخته‌ شده است. براساس تحلیل قیاسی این مدل پژوهشی، در جهت تحلیل جریان و رطوبت نسبی هوا در زمستان و جلوگیری از اثرات مخرب رطوبتی، می‌توان با بهره‌گیری از یک سیستم گرمایش با شار حرارتی محاسبه‌شده، کاهش رطوبت نسبی و درعین‌حال حفظ اثر تاریخی را حاصل نمود. نتایج پژوهش حاضر براساس اعتبارسنجی مدل شبیه‌سازی‌شدۀ نرم‌افزار فلوئنت نشان‌ داد شدت جریان هوا و میزان بالای رطوبت نسبی هوا در فصل زمستان با میانگین خطای 2/9 درصد ازجمله عوامل مهم در فرسایش داخلی بنای قلعۀ والی شهر ایلام است که منجر به مرمت چندبارۀ فضای داخلی این بنا طی سال‌های اخیر بوده است.

impact of air flow and humidity on the erosion of walli castle in ilam: a cfd approach

the preservation of historical monuments is increasingly recognized as a critical and vital concern within global scientific communities. therefore, analyzing the biological and functional dimensions of historical buildings, both from an architectural perspective and across other engineering disciplines, is an essential research priority. addressing the impact of relative humidity (rh) on thermal comfort and structural integrity in historic buildings necessitates strategies such as proper ventilation, humidity control measures, and periodic maintenance during restoration or renovation projects. this study simulates and analyzes air flow and relative humidity inside a historical building (walli castle in ilam) using the computational fluid dynamics (cfd) approach in fluent software. since moisture is one of the main destructive factors for historical structures —particularly in cold winters— the study first conducted experimental measurements of air temperature, relative humidity, pressure and flow velocity during a critical low-temperature winter day using data-recording equipment. subsequently, a 3d geometric model of the building was created in rhino software and cfd analyses were performed in fluent. the experimental and numerical results were compared under two distinct scenarios. based on the comparative analysis, to mitigate the adverse effects of humidity while preserving the historical fabric, it is recommended to implement a heating system with an optimally calculated heat flux to reduce relative humidity. the results indicate that intense air flow and the high relative humidity during winter are key factors contributing to the interior erosion of the walli castle in ilam, necessitating repeated restorations in recent years. the novelty of this research lies in validating the fluent software simulation model and demonstrating its capability to predict the potential erosion of valuable historical buildings based on air flow intensity and relative humidity, achieving an average error margin of 2.9% under varying climatic conditions.