Cadde kanyonlarında emisyon dağılımlarının numerik modellenmesi

Abstract

Cadde kanyonlarındaki egzoz gazı dağılımı, kentsel hava kalitesi çalışmalarında önemli araştırma konularından biridir. Araç emisyonları, kentsel alanlardaki kirleticilerin önemli bir grubunu teşkil etmektedir. Bu çalışmada, kanyon tipi caddelerde taşıtlardan kaynaklanan egzoz emisyonlarının cadde içinde dağılımı modellenmiştir. Hesaplamalar iki boyutlu olarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemiyle FLUENT programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Model sonuçlarının verifikasyonu için literatürden alınan rüzgar tüneli deney sonuçları kullanılmıştır. Bu amaçla deneylerdeki tüm sınır şartları aynı olacak şekilde hesaplamalar yapılmış ve model sonuçları deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Deneylerden elde edilmiş olan kanyon duvarlarındaki kirletici gaz konsantrasyon dağılımı ile modelleme sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçların FLUENT programı ile doğrulanmasından sonra farklı tipte ve farklı ölçülerde balkon eklentileri kullanılarak cadde kanyonu içerisindeki emisyon dağılımı incelenmiştir. Balkonlu analizler farklı kanyon yükseklik/genişlik (H/W) oranları için yapılmıştır. Ayrıca rüzgar tarafındaki bina duvarına yakın (A) ve uzak (B) olmak üzere farklı kaynaklardan gerçekleşen emisyon dağılımı incelenmiştir. Buna göre, balkon genişliği arttıkça emisyonların kanyonun üst kısımlarına doğru hareket etmesi daha zor hale gelmiş ve yer seviyesinde oluşan emisyon konsantrasyonları artmıştır. Ayrıca, bina duvarlarındaki konsantrasyonların yükseklikle azaldığı belirlenmiştir. A kaynağından serbest bırakılan emisyonlar her durumda rüzgar tarafındaki bina duvarında yoğunlaşmıştır. 9 ve 12 cm kanyon genişliği için yapılan analizlerde B kaynağından serbest bırakılan emisyonlar rüzgar tarafındaki bina duvarında yoğunlaşırken; 15 cm kanyon genişliği için yapılan analizlerde rüzgara karşı tarafta bulunan bina duvarında yoğunlaşmışlardır. Balkon korkulukları, balkonun iç kısımlarında daha fazla girdap bölgeleri oluşmasına sebep olmuştur.

Exhaust gas distribution in street canyons is one of the important research subjects in urban air quality studies. Vehicle emissions are an important group of pollutants in urban areas. In this study, the dispersion of exhaust emissions from vehicles in canyon type streets is modeled. The calculations were performed in two dimensions with the Computational Fluid Dynamics (CFD) method using the Fluent software. For the verification of the model results, wind tunnel test results obtained from the literature were used. For this purpose, the calculations were realized with the same boundary conditions as in the wind tunnel tests and the model results were compared with the test results. The distribution of pollutant gas concentration on the canyon walls obtained from the model calculations shows sufficient agreement with the experimental results. After verifying the obtained results with Fluent software, the distribution of emissions in the street canyon was investigated by using balcony attachments in different types and sizes. Analyzes with balconies were made for different canyon height/width (H/W) ratios. In addition, the distribution of emissions from different sources, near (A) and far (B) to the building wall on the windward was examined. Accordingly, as the balcony width increases, it becomes more difficult for the emissions to move towards the upper parts of the canyon, and the amount of emissions accumulated at the ground level has increased. In addition, concentrations in building walls decreased with height. Emissions from source A are concentrated on the upwind building for each situations. In the analyzes for 9 and 12 cm canyon width, the emissions released from source B are concentrated on the upwind building; In the analyzes made for the 15 cm canyon width, the wind is concentrated on the leeward building. Balcony railings caused more recirculation zones in the interior of the balcony.