Eğer ilk analizler sonrasında olumsuz koşullar ile karşılaşılırsa, alınacak tedbirler ile inşaat aşamasına geçmeden güvenli bir havalandırma sistemi oluşturulabilir. Bu amaçla;

• daha güçlü jet fan seçimi
• daha fazla sayıda jet fan kullanımı
• mimari projede değişiklik
• fanların farklı kombinasyonlarda çalıştırılması

gibi çözümler geliştirilebilir. Bu çözümlerin en kolayı ise daha güçlü bir fan kullanmaktır. Bu şekilde yapılan bir değişiklik oluşturulan HAD modelini de değiştirmeyeceği için fazladan bir modelleme yükü getirmez.

Aşağıdaki fan eğrileri grafiğinden görüldüğü gibi debisi daha yüksek bir fan ile istenilen tünel içi sıcaklık ve hız profili aralığında değerler elde edilebilir. Eğer fanları güçlendirmek yetmez ise o zaman fan sayısının arttırılması, ya da daha radikal bir önlem olan mimari projenin değiştirilmesi düşünülebilir.

Şekil 6. Fan eğrileri


4. Analizlerin Doğruluğu

Yapılan analizlerin doğruluğu ve hassasiyeti tamamen kullanıcının girdilerine, kullanılan modellere, yapılan yaklaşımlara ve çözücünün gücüne bağlı olarak değişir. Kullanıcının yanlış parametreler ya da fiziksel modeller ile yaptığı analiz gerçek değerlerden çok uzak olabilir. İdeal olarak, oluşturulan HAD modellerinin en az bir tanesi deneysel sonuçlar ile doğrulanmalıdır. Elde deneysel veri yoksa, daha önceden yapılmış deneyler için doğrulama yapılabilir. Bir doğrulama çalışması FLUENT firmasından Dr. Walter Schwarz tarafından "Memorial Tunnel Fire Ventilation Test Program" çerçevesinde yapılan deneylerin simülasyonu ile gerçekleştirilmiştir.

Yukarıdaki resimde tünelde 50 MW'lık bir yangının oluşturulduğu hacimsel bölge gösterilmiştir. Bu bölge içerisinde oluşan ısı terimi, oksijen tüketim miktarı ve duman oluşum miktarı sınır koşulu olarak tanımlanmıştır.

Yangın analizi zamana bağlı olarak çözülmüş ve belirli aralıklarda oluşan hız profilleri ve sıcaklık dağılımları deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Oluşturulan HAD modellerinin deney sonuçları ile örtüştüğü gözlenmiştir. Aşağıdaki re-simde yangının başlamasından 180 saniye sonra sıcaklık ve hız dağılımı FLUENT'den alınan sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.

Şekil 7. Sayısal sonuçların (üstte) deneysel sonuçlar ile karşılaştırılması

5. Sonuç

3 boyutlu hesaplamalı akışkanlar dinamiği metotları, tünel havalandırma sistemlerinin yangın gibi kaza senaryolarının oluşması durumunda nasıl çalışacağı ve sıkıntılı çalışan bölgelerin tespitinde ve iyileştirilmesinde kullanılabilir. Detaylı modelleme olanağı, akış denklemlerini en doğru şekilde çözmesi ve deneysel çalışmalara göre ucuz olması gibi avantajları sayesinde daha geniş bir kullanım alanı bulmaktadır.

Kaynaklar:

• FLUENT v6.2 User's Guide, 2005 (www.fluent.com)
• Dr. Walter Schwarz, CFD Validation for Ventilation Systems with Strong Bouyancy, Issues of CFD Applications in Tunnels, ASHRAE Winter Meeting, 2000.
• Fathi Tarada , Fire Hazard Calculations in Tunnels Using CFD,
• Dr. Marco Bettelini, CFD for Tunnel Safety, FLUENT Users Group Meeting, 2001
• Zitron Fan Catalogue