بررسی رفتار شمعهای فعال حرارتی در حالت بتنی و فولادی با استفاده از مدلسازی عددی

گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی ضرورت بهره گیری از انرژیهای تجدیدپذیر را بیش از پیش آشکار ساخته است. در این میان، استفاده از شمع های انرژی به عنوان ترکیبی از عضو باربر سازه ای و مبدل حرارتی رویکردی نوین و کارآمد محسوب میشود. پژوهش حاضر با هدف بررسی همزمان رفتار حرارتی و مکانیکی شمع های انرژی بتنی و فولادی در شرایط واقعی اقلیمی تهران انجام گرفته است. بدین منظور بارگذاری حرارتی به صورت سیکلی و در بازه زمانی ده ساله در نرم افزار Abaqus اعمال و رفتار شمعها تحت بارگذاری، مکانیکی حرارتی و ترمومکانیکی تحلیل گردید. نوآوری این پژوهش در چند محور اصلی نهفته است (۱) در نظر گرفتن دمای واقعی اقلیم تهران در شبیه سازی عددی بلندمدت، (۲) مقایسه ی دو جنس پرکاربرد بتن و فولاد در قالب هندسههای مختلف (۳) بررسی همزمان شاخصهای مکانیکی نشست و ظرفیت باربری) و حرارتی (توزیع دما و نوسانات دمایی) و (۴) استفاده از مدلسازی دقیق عددی همراه با کالیبراسیون و تحلیل حساسیت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که جنس مصالح نقش موثری در عملکرد حرارتی شمعها ایفا میکند به گونه ای که شمعهای فولادی علی رغم هدایت حرارتی بالاتر دچار نوسانات دمایی بیشتری می شوند، در حالی که شمعهای بتنی عملکردی پایدارتر در تبادل حرارت از خود نشان میدهند. طبق نتایج شمع انرژی بتنی با هندسه استوانه ای شکل تا ۵۰ درصد کنترل نشست بهتری نسبت به حالت فولادی نشان میدهد.

کلیدواژه ها:

شمع انرژی ، بارگذاری حرارتی ، سیکلی ، شمعهای فولادی ، شمع های بتنی ، طراحی هندسی ، بهینه سازی شمع های انرژی