ارزیابی عملکرد تهویه طبیعی با استفاده از مدل‌سازی فرم‌های شهری در بافت قدیم کلان‌شهر شیراز

بیان مسئله: با توسعه شهرها در عصر حاضر، مشکلات و پدیده‌هایی مانند جزایر گرمایی شهری، کاهش کیفیت هوا در بافت شهرها و عدم آسایش حرارتی در فضاهای عمومی شهرها چالش‌های عمیقی برای زیست شهروندان به‌وجود آورده‌اند. از طرف دیگر، در مطالعات معماری و شهری، کمتر مطالعه‌ای به ویژگی‌های فرم و شکل شهرها به‌منظور افزایش تهویه طبیعی در خیابان‌ها به‌عنوان فضاهای عمومی پرتردد در شهرها پرداخته است.هدف: این مطالعه با در نظر گرفتن تراکم و ارتفاع ساختمان‌ها در جداره یک خیابان شهری در بافت میانی کلان‌شهر شیراز، به ارزیابی مدل‌های ممکن در جهت افزایش تهویه طبیعی و درنتیجه کاهش گرمای محیط شهری و خروج بهتر آلاینده‌ها می‌پردازد.روش: روش انجام تحقیق از نوع کمی و از ابزار شبیه‌سازی محاسبات دینامیک سیالات برای مدل‌سازی جریان باد در محیط شهری استفاده‌شده است. بر این اساس نرم‌افزار floefd پس از اعتبارسنجی در این مطالعه قرار گرفت و پس از مدل‌سازی در محیط داخلی نرم‌افزار سه مولفه دما، فشار، سرعت جریان هوا و الگوی حرکتی جریان هوا بین مدل‌های ایجادشده موردبررسی قرار گرفت.یافته‌ها: یافته‌های مطالعه نشان می‌دهد مدل دوم که با افزایش تدریجی تعداد طبقات از جداره خیابان به سمت بافت در نظر گرفته‌شده است، توزیع هوا و سرعت مناسب جریان هوای مناسب‌تری نسبت به دیگر مدل‌های بررسی‌شده، داشته است. بر اساس نتایج عددی، سرعت جریان در این مدل تا 2/2 متر بر ثانیه افزایش داشته است.نتیجه‌گیری: در ارتباط با الگوی جریان هوا در مدل بهینه، جریان با شدت سرعت بیشتر و در تمامی نقاط بافت و خیابان موردمطالعه پراکنده‌شده است که این امر منجر می‌تواند به خروج بهتر گرما و آلاینده‌ها از محیط خیابان منجر شود. مدل دوم یعنی افزایش تدریجی ارتفاع ساختمان‌ها از لبه خیابان به سمت بافت بهترین سرعت جریان هوا به‌منظور تهویه طبیعی در خیابان فراهم می‌کند. همچنین الگوی حرکتی جریان در مدل دوم نسبت به دو مدل دیگر بهتر می‌تواند در توزیع جریان در نقاط مختلف خیابان عمل کند به‌طوری‌که توزیع دما و فشار متوازن در نقاط مختلف منجر به افزایش کارایی تهویه در محیط خیابان گردیده است.

evaluation of natural ventilation performance using modeling of urban forms in the old context of shiraz metropolis

introduction: the rapid urbanization since the industrial revolution has significantly altered cities, replacing natural surfaces with buildings, which impacts near-ground meteorological conditions like temperature, wind, and humidity. this leads to pollution, urban heat islands, and higher energy demands. urban ventilation, influenced by factors like urban design, can help mitigate these effects.studies on urban ventilation focus on macro, meso, and micro scales, with micro-scale studies using cfd simulations and wind tunnel experiments to optimize airflow. in shiraz, rapid development, destruction of greenery, and heavy traffic have made it the eighth most polluted city in iran. this study examines the historical fabric of district 8 in shiraz, focusing on building arrangement and its effect on airflow and pollution. the goal is to use cfd simulations and data to improve natural ventilation and address pollution, enhancing shiraz’s environment and quality of life in the face of climate change and urban growth.methodology: the historical fabric of shiraz, covering an area of 395.90 hectares, houses a population of around 92,173 people, with a density of 199 people per hectare. it is located between karim khan zand and lotfali khan zand streets. according to cultural heritage regulations, building heights in this area should range from one to two stories; however, along the periphery of the fabric, particularly the ring surrounding it (between qa’ani, timuri, saadi, and tawhid streets), there are three- to four-story buildings, and even taller structures. in main streets such as karim khan zand, lotfali khan zand, and ahmadi, there is also a trend towards taller buildings.for this research, an area of district 8 along lotfali khan zand street was selected due to its minimal changes and preservation of the original form and structure of buildings. however, within the old fabric, newly constructed buildings with varying heights have altered the original arrangement. this study uses a quantitative approach and simulation with the floefd software to assess airflow within the studied fabric. after library research and reviewing the existing site conditions, the initial model was created using the software . to evaluate the impact of research components on airflow and pollutant reduction on lotfali khan zand street, two additional models were created. in the first model, building heights increase from the street edge into the fabric, while in the second model, the height decreases as it approaches the street. the software uses the navier-stokes equations and the k-ε model to calculate wind direction and intensity, with advanced meshing techniques to improve computational accuracy. for simplification and to fit within system limitations, details like green spaces and intricate building features were excluded from the modeling.the models in floefd were designed using solidworks, integrated within the software.