تحلیل عددی خصوصیات جریان هوا در دودکش خورشیدی با حضور لایه گیاهی

امروزه افزایش تقاضا برای انرژی از یک سو و کاهش منابع فسیلی از سوی دیگر اهمیت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را بیش از پیش نمایان میکند. دودکش خورشیدی بهعنوان یکی از راه های استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید برق است. این ایده به دلیل بالا بودن سطح جذب انرژی خورشیدی و همچنین مزایای استفاده از هوا به عنوان جاذب، توجه محققین را به خود جذب نموده است. ولی این سیستم در حال حاضر صرفه اقتصادی پایینی دارد. در این مطالعه برای حل این مشکل، پرورش گیاه در کلکتور به منظور افزایش بهرهوری اقتصادی پیشنهاد و شبیه سازی عددی شد و اثرات هندسی و فیزیکی گیاه بر جریان هوا مورد بررسی قرار گرفت. تاکنون کشت گیاه در کلکتور برای رفع مشکل صرفه اقتصادی پایین به صورت دقیق مورد بررسی قرار نگرفته است. برای اعتبار سنجی مدل ابتدا مدل آزمایشی ساخته شده در مانزانارس اسپانیا مدلسازی و سرعت و اختلاف دمای ایجاد شده در جریان هوا بین ورودی و خروجی کلکتور محاسبه شد. نتایج بدست آمده از حل عددی مطابقت بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی را نشان داد و خطا کمتر از 5 درصد بود. در ادامه لایه گیاهی به صورت محیط متخلخل در کف کلکتور مدلسازی و تاثیر آن بر سرعت جریان و اختلاف دمای ایجاد شدهدر عدد رایلی Ra=10^11 بررسی شد. مشاهده شد که در خروجی کلکتور سرعت چریان تقریبا 2.5 درصد کاهش و اختلاف دما تقریبا 2 درصد افزایش یافت . بنابراین میتوان ادعا کرد که با کشت سطح وسیعی از زمین کلکتور با یک گیاه با صرفه اقتصادی بالا میتوان مشکل اقتصادی سیستم دودکش خورشیدی را برطرف نمود بدون اینکه تاثیر منفی چشمگیری بر خصوصیات جریان داشته باشد.