مطالعه عددی پنجره‌های دوجداره شیب‌دار، با درنظرگرفتن انتقال حرارت ترکیبی جابه‌جایی طبیعی گاز، همراه با تابش

در مطالعه حاضر برای اولین بار، مشخصه های جریان لایه گاز و رفتار حرارتی پنجره های دوجداره مورب با درنظرگرفتن اثرات تابشی سیال به عنوان یک محیط خاکستری، با توانایی جذب، صدور و پخش تشعشع به صورت عددی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در سال های اخیر نصب پنجره های دوجداره به صورت شیب دار از حالت عمودی تا افقی به خصوص در معماری جدید زیاد به چشم می خورد. هدف اصلی در مطالعه حاضر، تعیین اثر زاویه شیب پنجره بر عملکرد پنجره های دوجداره و نرخ انتقال حرارت از طریق این بخش از ساختمان ها است. در این راستا، معادلات حاکم شامل پیوستگی، مومنتوم و انرژی توسط روش حجم محدود گسسته شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل می شوند. به منظور محاسبه جمله تشعشع در معادله انرژی، معادله انتقال تشعشع به صورت عددی و با استفاده از روش راستاهای مجزا حل شده است. نتایج حاصل به صورت خطوط جریان، خطوط دما ثابت و همچنین توزیع مولفه های افقی و عمودی سرعت در داخل کل فضای پنجره، شامل جداره های شیشه ای و گاز پرکننده، در زوایای شیب مختلف رسم شده است. نتایج نشان دهنده کاهش شدت جریان در اثر افزایش زاویه شیب است. جریان گاز داخل ضخامت فاصله هوایی چرخشی است، به طوری که با افزایش زاویه شیب تا مقدار معینی گردابه تشکیل شده چندسلولی می شود و بدین ترتیب بر مقدار ضریب انتقال حرارت کلی پنجره تاثیرگذار است.

Numerical analysis of inclined double pane windows with considering combined natural convection and radiation in filling gas

This study presents a new numerical analysis of thermal behavior and flow of filling gas in inclined double plane windows by considering radiation effects of fluid, as a gray, absorbing, emitting, and scattering medium. In recent years, the installation of inclined double pane windows from the vertical to horizontal sense, especially in the new architecture, is more used. The main goal is to verify the effect of window's inclination angle on the performance of double pane windows in decreasing the rate of heat transfer via this part of the building. The governing equations include the continuity, momentum, and energy, are discretized by using the finite volume method and they are solved with the SIMPLE algorithm. In order to compute the radiative term in the gas energy equation, the radiative transfer equation is solved numerically by the discrete ordinate method. Results are shown as contours of streamlines, isotherms, and distributions of horizontal and vertical components of velocity in the whole cavity of the window and filling gas in different incline angles. The results illustrated that by increasing in incline angle, the rate of flow vortices is decreased. The flow of gas is rotational and the recirculated flow inside the window breaks down to many smaller vortices at a specified inclination angle so it influences the amount of total heat transfer coefficient of the window.