رفتار حرارتی- مکانیکی شمع انرژی

به دلیل افزایش تقاضا و کاهش منابع انرژی و همچنین تاثیرات مخرب انتشار گازهای گلخانه ای،اکتشاف منابع انرژی جایگزین در جهان در حال توسعه می باشد. انرژی زمین گرمایی می تواند بهوسیله شمع های انرژی برای گرمایش و سرمایش ساختمان ها مورد استفاده قرار گیرد. مزیت اینروش، استفاده از شمع های سازهای پیش ساخته می باشد که منجر به کاهش هزینه های نصبسیستم زمین گرمایی می گردد. هر بار که یک سیستم شمع انرژی نصب می شود، فصل مشترکشمع- خاک تحت بارگذاری حرارتی (گرمایش/سرمایش)، بارگذاری مکانیکی (تنش/تغییرشکل) قرار می گیرد. این دو فرایند همدیگر را تحت تاثیر قرار میدهند. به عنوان مثال، گرمایشممکن است منجر به افزایش در مقاومت جدار شمع شود و سرمایش میتواند مقاومت خاک را دربرابر حرکت جانبی شمع در نزدیکی سطح زمین کاهش دهد. اثر افزایش یا کاهش دما بر رفتارشمع های انرژی در مقایسه با شمع های معمولی که تنها تحت یک بار سازه ای هستند، مکانیزمنسبتا پیچیده تری دارد. به منظور ساده سازی این مکانیزم پیچیده، یک چارچوب توصیفی در کاربرن وب و همکاران در سال 2012 ارائه شد. مدلسازی شمع انرژی در نرم افزار تفاضل محدودفلک دو بعدی انجام شده است. در این پژوهش نتایج حرارتی و حرارتی- مکانیکی شمع انرژی در نرم افزار فلک دو بعدی، با نتایج گزارش شده در مطالعات گذشته مقایسه گردید. تحلیل های صورت گرفته نشان میدهد که با گرم یا سرد شدن شمع، کرنش رخ میدهد اما با وجود بارمکانیکی اعمالی به سر شمع و خاک اطراف و انتهای شمع، شمع برای انبساط آزاد نیست. ازمقدار کرنش اندازهگیری شده و کرنشی که باید برای در نظر گرفتن اختلاف دما وجود داشتهباشد، یک کرنش محدود شده محاسبه می گردد. که این کرنش باعث ایجاد تنش های محوریناشی از حرارت در شمع می شود.

Keywords:

شمع انرژی , بارگذاری حرارتی - مکانیکی , تنش و کرنش محوری حرارتی , مدلسازی عددی