الهدف من تصميم مدخنة أو فتحة طرد هو ألّا يبلغ الغازُ المنطلق المستقبِلاتِ (مآخذ الهواء النقي، والمباني المجاورة، ومناطق المشاة) بتركيز يفوق المقبول.
منطقة إعادة الدوران خلف المبنى
يتكوّن خلف المنشأ أثرٌ خلفي منخفض الضغط ذو إعادة دوران. وأيّ انبعاث يدخل تلك المنطقة يُسحب إلى الأسفل ويُنزَل إلى مستوى السطح أو الأرض.
ولذلك فالسؤال الحرج ليس كم متراً يبلغ ارتفاع المدخنة، بل هل يبقى الانبعاث فوق تلك المنطقة. وارتفاعُ المنطقة يتوقف على عرض المبنى وارتفاعه؛ فالمبنى العريض المنخفض يترك أثرًا خلفيًا أكبر مما يتركه الضيّق المرتفع.
يجب حساب ارتفاع العمود
الانبعاث الساخن السريع يواصل الصعود بعد خروجه من المدخنة بفعل الزخم والطفو. وهذا يرفع الارتفاع الفعّال للمدخنة.
لكن العكس يحدث أيضًا: فإذا انخفضت سرعة الخروج سحبت الريحُ فوق المدخنة العمودَ إلى الأسفل. ولذلك فنسبة سرعة الخروج إلى سرعة الريح المحلية معيار تصميمي يلزم أن يبقى فوق قيمة معيّنة.
المدى القصير، المسألة الصعبة
للانتشار بعيد المدى تكفي النماذج الغاوسية وهي سريعة. أما الانتشار قصير المدى حول المباني فالهندسة هي المهيمنة فيه: دوامات، وتسارعات عند الزوايا، ومناطق انفصال فوق السطح. والنموذج الغاوسي لا يرى هذه؛ بل يلزم حلّ حقلي. انظر ملاحظة الرياح وراحة المشاة.
ملاحظات في النمذجة
عدة اتجاهات ريح. الحالة الأسوأ ليست الاتجاه السائد عادةً، بل الاتجاه الذي يضع المستقبِل في الأثر الخلفي.
انبعاث ذو طفو. في الغاز الساخن يحدد فرقُ الكثافة النقلَ؛ والنموذج متساوي الحرارة يُغفل ارتفاع العمود إغفالًا تامًا. انظر ملاحظة الحمل الطبيعي.
التركيز العابر. معيار القبول عادةً ذروةُ تركيز قصيرة الأمد لا متوسط. والمتوسط المستقر يُظهر الذرى اللحظية أدنى بكثير مما هي عليه.
المراجع
- Ferziger, J. H., Perić, M. & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics, 4th ed. Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-99693-6
- Morsi, S. A. & Alexander, A. J. (1972). An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems. Journal of Fluid Mechanics, 55(2), 193–208. DOI: 10.1017/S0022112072001806