Wind engineering
પવન ઇજનેરી એ યાંત્રિક ઇજનેરી, માળખાકીય ઇજનેરી, હવામાનશાસ્ત્ર અને લાગુ ભૌતિકશાસ્ત્રનો પેટા સમૂહ છે જે કુદરતી અને નિર્મિત વાતાવરણમાં પવનની અસરોનું વિશ્લેષણ કરે છે અને પવનથી પરિણમી શકે તેવા સંભવિત નુકસાન, અસુવિધા અથવા લાભોનો અભ્યાસ કરે છે. ઇજનેરીના ક્ષેત્રમાં તેમાં ભારે પવનનો સમાવેશ થાય છે, જે અસ્વસ્થતાનું કારણ બની શકે છે, તેમજ ટોર્નેડો, ચક્રવાત અથવા ભારે તોફાન જેવા ભારે પવન, જે વ્યાપક વિનાશનું કારણ બની શકે છે. પવન ઊર્જા અને વાયુ પ્રદૂષણના ક્ષેત્રોમાં તેમાં નીચા અને મધ્યમ પવનનો પણ સમાવેશ થાય છે કારણ કે આ વીજળીના ઉત્પાદન અને અશુદ્ધિઓના ફેલાવા માટે સુસંગત છે. પવન ઇજનેરી હવામાનશાસ્ત્ર, પ્રવાહી ગતિશીલતા, મિકેનિક્સ, ભૌગોલિક માહિતી પ્રણાલીઓ અને વાયુગતિશાસ્ત્ર અને માળખાકીય ગતિશીલતા સહિત સંખ્યાબંધ નિષ્ણાત ઇજનેરી શાખાઓ પર ધ્યાન દોરે છે. ઉપયોગમાં લેવાતા સાધનોમાં વાતાવરણીય નમૂનાઓ, વાતાવરણીય સીમા સ્તર પવન ટનલ અને કોમ્પ્યુટેશનલ પ્રવાહી ગતિશીલતા નમૂનાઓનો સમાવેશ થાય છે. પવન ઇજનેરીમાં અન્ય વિષયોની સાથે સમાવેશ થાય છેઃ માળખાઓ (ઇમારતો, પુલો, ટાવર) પર પવનની અસર ઇમારતોની નજીક પવનની આરામદાયકતા મકાનમાં વેન્ટિલેશન સિસ્ટમ પર પવનની અસરો પવન ઊર્જા માટે પવનનું વાતાવરણ ઇમારતોની નજીકનું વાયુ પ્રદૂષણ માળખાકીય ઇજનેરીઓ દ્વારા પવન ઇજનેરીને ભૂકંપ ઇજનેરી અને વિસ્ફોટ સંરક્ષણ સાથે નજીકથી સંબંધિત ગણી શકાય. કેન્ડલસ્ટિક પાર્ક અને આર્થર એશ સ્ટેડિયમ જેવા કેટલાક રમતગમતના સ્ટેડિયમ તેમના મજબૂત, ક્યારેક તોફાની પવન માટે જાણીતા છે, જે રમતની પરિસ્થિતિઓને અસર કરે છે. એક અલગ શાખા તરીકે પવન ઇજનેરીને 1960ના દાયકામાં યુકેમાં શોધી શકાય છે, જ્યારે નેશનલ ફિઝિકલ લેબોરેટરી, બિલ્ડિંગ રિસર્ચ એસ્ટાબ્લિશમેન્ટ અને અન્ય સ્થળોએ અનૌપચારિક બેઠકો યોજાઈ હતી. "વિન્ડ એન્જિનિયરિંગ" શબ્દ સૌપ્રથમ 1970 માં બનાવવામાં આવ્યો હતો. પવન ઇજનેરીના વિકાસમાં એલન ગાર્નેટ ડેવનપોર્ટ સૌથી અગ્રણી યોગદાન આપનારાઓમાંના એક હતા. તેઓ એલન ડેવનપોર્ટ વિન્ડ-લોડિંગ સાંકળ અથવા ટૂંકમાં "વિન્ડ-લોડિંગ સાંકળ" વિકસાવવા માટે જાણીતા છે જે માળખા પર ગણતરી કરવામાં આવેલા અંતિમ ભારમાં વિવિધ ઘટકો કેવી રીતે ફાળો આપે છે તેનું વર્ણન કરે છે. ઇમારતો પર પવનનો ભાર ઇમારતોની રચના પવનના ભાર માટે જવાબદાર હોવી જોઈએ, અને તે પવનના દબાણથી પ્રભાવિત થાય છે. ઇજનેરી હેતુઓ માટે, પાવર લૉ પવન-ગતિ રૂપરેખા આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છેઃ જ્યાંઃ = ઊંચાઈ પર પવનની ઝડપ = ઢાળ ઊંચાઈ પર ઢાળ પવન = ઘાતાંકીય ગુણાંક સામાન્ય રીતે, ઇમારતો ખૂબ જ લાંબા વળતર સમયગાળા સાથે મજબૂત પવનનો પ્રતિકાર કરવા માટે રચાયેલ છે, જેમ કે 50 વર્ષ કે તેથી વધુ. ડિઝાઇન પવનની ઝડપ ભવિષ્યની આત્યંતિક પવનની ગતિની આગાહી કરવા માટે આત્યંતિક મૂલ્ય સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને ઐતિહાસિક રેકોર્ડ પરથી નક્કી કરવામાં આવે છે. પવનની ઝડપની ગણતરી સામાન્ય રીતે કેટલાક પ્રાદેશિક ડિઝાઇન ધોરણો અથવા ધોરણોના આધારે કરવામાં આવે છે. પવનના ભારના નિર્માણ માટેના ડિઝાઇન ધોરણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ ઓસ્ટ્રેલિયા માટે AS 1170.2 યુરોપ માટે EN 1991-1-4 કેનેડા માટે NBC પવનની સગવડ ઊંચા ટાવર બ્લોકના આગમનથી આ ઇમારતોના કારણે તેમની આસપાસના પદયાત્રીઓને પવનના ઉપદ્રવ અંગે ચિંતા થઈ હતી. 1971 થી વિવિધ પદયાત્રી પ્રવૃત્તિઓના આધારે પવનની આરામ અને પવનના જોખમના સંખ્યાબંધ માપદંડ વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, જેમ કેઃ લાંબા સમય સુધી બેસવું ટૂંકા ગાળા માટે બેસવું ઝડપી ચાલવું અન્ય માપદંડોએ પવનના વાતાવરણને સંપૂર્ણપણે અસ્વીકાર્ય અથવા જોખમી તરીકે વર્ગીકૃત કર્યું હતું. એક અને બે લંબચોરસ ઇમારતો ધરાવતી ભૂમિતિઓનું નિર્માણ સંખ્યાબંધ જાણીતી અસરો ધરાવે છેઃ કોર્નર સ્ટ્રીમ્સ, જેને કોર્નર જેટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, ઇમારતોના ખૂણાઓની આસપાસ, થ્રુ-ફ્લો તરીકે પણ ઓળખાય છે, જેને પેસેજ જેટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, બિલ્ડિંગમાંથી પસાર થતા કોઈપણ માર્ગમાં અથવા દબાણને કારણે બે ઇમારતો વચ્ચેના નાના અંતરાયમાં ઇમારતોના પગલે શોર્ટ-સર્કિટિંગ વોર્ટેક્સ શેડિંગ વધુ જટિલ ભૂમિતિઓ માટે, રાહદારી પવન આરામ અભ્યાસ જરૂરી છે. આ સીમા-સ્તર પવન ટનલમાં યોગ્ય રીતે માપેલા મોડેલનો ઉપયોગ કરી શકે છે, અથવા તાજેતરમાં, કોમ્પ્યુટેશનલ પ્રવાહી ગતિશીલતા તકનીકોનો ઉપયોગ વધ્યો છે. આપેલ અતિશય સંભાવના માટે રાહદારી સ્તરની પવનની ગતિની ગણતરી પ્રાદેશિક પવનની ગતિના આંકડાઓને મંજૂરી આપવા માટે કરવામાં આવે છે. આ અભ્યાસોમાં ઉપયોગમાં લેવાતી ઊભી પવનની રૂપરેખા ઇમારતોની આસપાસના ભૂપ્રદેશ અનુસાર બદલાય છે (જે પવનની દિશા દ્વારા અલગ હોઈ શકે છે), અને ઘણીવાર તેને શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જેમ કેઃ થોડા અથવા કોઈ અવરોધો સાથે ખુલ્લા ભૂપ્રદેશ અને સેવાની ઝડપે પવનની સપાટી પર પાણીની સપાટીઓ પાણી સપાટીઓ, ખુલ્લા ભૂપ્રદેશ, થોડા, સારી રીતે વેરવિખેર અવરોધો સાથે ઘાસના મેદાનો જે સામાન્ય રીતે 1.5 થી 10 મીટરની ઊંચાઈ ધરાવે છે અને 3 થી 5 મીટર ઊંચા અસંખ્ય નજીકના અંતરવાળા અવરોધો સાથે, જેમ કે અસંખ્ય મોટા, ઊંચા (10 થી 30 મીટર ઊંચા) ઉપનગરીય આવાસ ભૂપ્રદેશના વિસ્તારો અને નજીકના અંતરવાળા અવરોધો, જેમ કે મોટા શહેર કેન્દ્રો અને સારી રીતે વિકસિત ઔદ્યોગિક સંકુલ પવન ટર્બાઇન પવનના દબાણથી પ્રભાવિત થાય છે. વર્ટિકલ પવન-ગતિ રૂપરેખાઓ બ્લેડ મુસાફરીની ટોચ પરની સરખામણીમાં જમીન સ્તરની નજીકના બ્લેડ પર પવનની જુદી જુદી ગતિમાં પરિણમે છે, અને આ, બદલામાં, ટર્બાઇન કામગીરીને અસર કરે છે. જ્યારે બ્લેડ ઊભી હોય ત્યારે પવનનો ઢાળ બે બ્લેડવાળી ટર્બાઇનના શાફ્ટમાં મોટી બેન્ડિંગ મોમેન્ટ બનાવી શકે છે. પાણી પર પવનના ઘટતા પ્રવાહનો અર્થ એ છે કે છીછરા દરિયામાં ટૂંકા અને ઓછા ખર્ચાળ પવન ટર્બાઇન ટાવરનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. પવન ટર્બાઇન ઇજનેરી માટે, ઊંચાઈ સાથે પવનની ઝડપમાં ફેરફારને ઘણીવાર પાવર લૉનો ઉપયોગ કરીને અંદાજવામાં આવે છેઃ જ્યાંઃ = ઊંચાઈ પર પવનનો વેગ [m/s] = અમુક સંદર્ભ ઊંચાઈ પર પવનનો વેગ [m/s] = હેલમેન એક્સપોનેન્ટ (ઉર્ફ પાવર લો એક્સપોનેન્ટ અથવા શીયર એક્સપોનેન્ટ) (~ = તટસ્થ પ્રવાહમાં 1/7, પરંતુ> 1 હોઈ શકે છે) મહત્વ પવન ઇજનેરીના જ્ઞાનનો ઉપયોગ તમામ ઊંચી ઇમારતો, કેબલ-સસ્પેન્શન બ્રિજ અને કેબલ-સ્ટેડ બ્રિજ, વીજળી ટ્રાન્સમિશન ટાવર્સ અને ટેલિકમ્યુનિકેશન ટાવર્સ અને અન્ય તમામ પ્રકારના ટાવર્સ અને ચીમનીનું વિશ્લેષણ અને ડિઝાઇન કરવા માટે થાય છે. ઘણી ઊંચી ઇમારતોના વિશ્લેષણમાં પવનનો ભાર પ્રબળ ભાર છે, તેથી તેમના વિશ્લેષણ અને ડિઝાઇન માટે પવન ઇજનેરી જરૂરી છે. ફરીથી, પવનનો ભાર એ તમામ લાંબા ગાળાના કેબલ પુલોના વિશ્લેષણ અને ડિઝાઇનમાં પ્રબળ ભાર છે. હરિકેન એન્જિનિયરિંગ જ્હોન ટ્વિડેલ વાઇબ્રેશન કંટ્રોલ વિન્ડ ટનલ પરીક્ષણ વિશ્વ પવન ઊર્જા સંગઠન સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ઇજનેરી શાખાઓ માળખાકીય ઇજનેરી પવન ઇજનેરી ઊર્જા ઇજનેરી પવન શક્તિ