توصيفگر ها :
روسازي بتني , ماده تغيير فاز دهنده , شبيه سازي , المان محدود , عملكرد حرارتي
چكيده فارسي :
تشكيل يخ و برف در فصل زمستان يكي از مهمترين مشكلاتي است كه براي سطح جاده ها و روسازي راه ها به وجود مي آيد.
همچنين جهت ذوب يخ و برف از سطح روسازي به منظور افزايش ايمني وكاهش سيكل هاي ذوب و يخ از نمك هاي يخ زدا استفاده مي شود
كه اين مواد خسارت ها و آسيب هاي جبران ناپذيري را به بتن و آسفالت راه ها وارد مي نمايند. در دهه هاي اخير استفاده از مواد تغيير فاز
دهند ه ( PCM ( در روسازي هاي راه جهت افزايش دوام بتن و آسفالت، كاهش تعداد چرخه هاي يخ و ذوب وهمچنين عدم استفاده از نمك
يخ زدا كه تاثيرات مخربي بر روسازي راه ها مي گذارد، مورد توجه متخصصين حوزه ي انرژي و راه و ساختمان قرار گرفته است .
در اين تحقيق سعي شده است تأثير مواد تغيير فاز دهنده در روسازي آسفالتي و بتني مورد بررسي قرار گيرد. شبيه سازي با استفاده
از آناليز المان محدود با بكار بردن نرم افزار فلوئنت انجام شده است. اين شبيه سازي با پارامترهاي ورودي مختلف مورد بررسي قرار گرفته
است. در اين تحقيق ضخامت هاي 10 ، 16 و 20 سانتي متر به ترتيب براي لايه هاي آسفالتي يا بتني، اساس و زير اساس روسازي در نظر گرفته
شده است و همچنين سه نوع ماده ي تغيير فاز دهنده ) PCM ( با درصدهاي 5 ، 10 و 15 درصد حجمي مورد ارزيابي قرار گرفته است. عملكرد
حرارتي روسازي آسفالتي و بتني تحت پروفيل دمايي يك روز سرد اردبيل به عنوان دماي محيط مورد بررسي قرار گرفته است.
در اين تحقيق تمام مدلسازي ها دوبعدي بوده و فرضياتي همچون، يكنواخت بودن همه ي لايه هاي روسازي و PCM ، وجود نداشتن
نيروي بين صفحه اي در صفحه ها، ايزوله بودن دو سمت چپ و راست لايه ها و دماي اوليه ي 5 درجه ي سانتي گراد براي تمامي لايه ها در
مدلسازي در نظر گرفته شده است. نتايج عددي نشان مي دهد كه وجود PCM نوسانات دمايي روسازي آسفالتي را حداكثر تا حدود 5 / 3
درجه ي سانتي گراد و روسازي بتني را تا حدود 25 / 2 درجه ي سانتي گراد كاهش داده است. همچنين وجود PCM در روسازي آسفالتي و
بتني به ترتيب موجب افزايش دماي سطح روسازي تا حدود 75 / 2 درجه ي سانتي گراد و 5 / 2 درجه ي سانتي گراد شده است. تغيير در درصد
PCM و نوع روسازي تأثير زيادي بر شرايط دمايي روسازي داشته است، به اين صورت كه با افزايش درصد PCM عملكرد حرارتي
روسازي بهبود يافته است و بهترين عملكرد مربوط به روسازي آسفالتي حاوي 15 درصد PCM مي باشد.
چكيده انگليسي :
The formation of ice and snow in the winter season is one of the most important problems that arise for road surfaces and road pavements. Also, de-icing salts are used to melt ice and snow from the pavement surface in order to increase safety and reduce ice and melting cycles, which cause irreparable damage to concrete and asphalt roads. In recent decades, the use of phase change materials (PCM) in road pavements to increase the durability of concrete and asphalt, reduce the number of freeze and thaw cycles, and also not to use de-icing salt, which has destructive effects on road pavements, has attracted the attention of energy and road and construction experts.
In this research, it has been tried to investigate the effect of phase change materials in asphalt and concrete pavement. The Simulation has been done using finite element analysis using Fluent software. This simulation has been investigated with different input parameters. In this research, the thicknesses of 10, 16 and 20 cm have been considered for the asphalt or concrete layers, the base and sub-base of the pavement, and also three types of phase change material (PCM) with percentages of 5, 10 and 15% by volume have been evaluated. The thermal performance of asphalt and concrete pavement under the temperature profile of a cold day in Ardabil has been investigated as the ambient temperature.
In this research, all the modeling is two-dimensional, and the assumptions such as the uniformity of all the pavement and PCM layers, the absence of an interplane force in the planes, the isolation of the two left sides and the initial and apparent layers of 5°C for all layers have been considered in the modeling. A numerical results show that the presence of PCM has reduced the fluctuations of the easier pavement results by about 3.5°C and concrete pavement by about 2.25°C. Also, the presence of PCM in asphalt and concrete pavements has increased the pavement surface to about 2.75°C and 2.5°C. The change in the percentage of PCM and the type of pavement is very much on the environmental conditions of the pavement, in such a way that the performance of the pavement is improved with the increase of the percentage of PCM and the best performance related to the asphalt pavement has 15% PCM.
