Este ejemplo se basa en el ensayo de la capa límite atmosférica (ABL) del documento del aerogenerador alemán: Ficha técnica de la comisión 3 - Simulación numérica de flujos de viento, capítulo 9.1 (véanse las referencias). Antes de cada simulación numérica, el usuario debe comprobar si la capa límite atmosférica definida en la entrada alcanza la estructura probando su desarrollo en un túnel vacío. Esto afecta no solo a la distribución de las velocidades, sino también a las cantidades turbulentas. La prueba se debe realizar tanto para cálculos estacionarios (RANS) como transitorios (URANS, LES). En el siguiente artículo, se muestra el desarrollo de un campo de velocidad, un campo de energía cinética de turbulencia y un campo de velocidad de disipación de turbulencia para las cuatro categorías de terreno I a IV definidas en EN 1991-1-4. Una turbulencia anisótropa verticalmente acc. según el capítulo 6.3.1 y se utiliza el modelo de turbulencia RANS k-ω SST.
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Conclusión sobre el ejemplo de ABL en el capítulo 9.1 de WTG:
Las diferencias en los resultados observados en RWIND, en comparación con el ejemplo de ABL en WTG, se pueden atribuir a varios factores importantes relacionados con la definición de entrada y las condiciones de contorno:
- Perfiles de entrada: los perfiles de entrada en el aerogenerador no están claramente especificados y la información de la ESDU para las clases de rugosidad I a IV es una descripción demasiado general. Esto conduce a desviaciones de las características previstas de la capa límite atmosférica (ABL).
- Condiciones de contorno poco claras: el ejemplo no especifica claramente las condiciones de contorno, que son críticas para una reproducción precisa del flujo de entrada.
- Geometría del túnel: no se proporciona la anchura del túnel. Esto aumenta la incertidumbre sobre si la simulación es un dominio 3D completo o un caso 2D simplificado, lo que afecta directamente el comportamiento del flujo y el desarrollo de la turbulencia.
- Resolución de la malla: faltan detalles sobre la densidad de la malla (incluidos los valores y+), lo que dificulta la evaluación de la precisión del modelado cerca de la pared y la calidad de la resolución de la turbulencia.
- Modelado de turbulencia: La energía cinética de la turbulencia (k) se trata como una variable, contrariamente al valor fijo prescrito en el aerogenerador (ecuación 27). Esta inconsistencia contribuye aún más a las desviaciones en los perfiles de velocidad y turbulencia.
En RWIND, las diferencias adicionales en la conservación del perfil de entrada se deben a las limitaciones actuales en las implementaciones de las condiciones de contorno:
- Límite superior: se usa una condición de deslizamiento en lugar de aplicar una tensión tangencial constante o valores fijos para la velocidad, k, ε o ω. Aunque esto tiene un impacto mínimo en el área alrededor del edificio. Este problema se puede abordar con una actualización relativamente simple en RWIND 4.
- Cerca del fondo del túnel: la condición de contorno de deslizamiento nulo se aplica sin modelar la rugosidad aerodinámica de la superficie del fondo del túnel (en este VE en RWIND). This is sufficient except for the simulations focused on pedestrian wind comfort and longer approach fetches. In the RWIND default tunnels for determining wind loads for static analysis of structures, the approach fetches are too short for the profiles to dissipate, and the deviations in the near ground region do not significantly influence the wind load results.