Descripción del trabajo
Este ejemplo se basa en el ensayo de la capa límite atmosférica (ABL) del documento de la aerogenerador alemana: Ficha técnica del Comité 3 - Simulación numérica de flujos de viento, capítulo 9.1 (véanse las referencias). Es una extensión de VE0309 - Ensayo de capa límite atmosférica. En este caso, la condición de contorno de la superficie rugosa se usa en el muro inferior y los resultados se comparan con la superficie lisa. En el siguiente artículo, se muestra el desarrollo de una velocidad, energía cinética de turbulencia y tasa de disipación de turbulencia para la categoría de terreno 0 definida 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.
| Propiedades del fluido | Viscosidad cinemática | ν | 1,500e-5 | m2/s |
| densidad | ρ | 1,250 | kg/m3 | |
| Túnel de viento | perímetro | Dx | 800,000 | m |
| Ancho | Dy | 80,000 | m | |
| Altitud | Dz | 300,000 | m | |
| Parámetros de cálculo | Velocidad de referencia | uref | 20,000 | m/s |
| Altura de referencia | ref z | 10,000 | m | |
| von Kármán Constant | κ | 0,410 | ||
| Constante de viscosidad de turbulencia | Cμ | 0,090 | ||
| Parámetros de rugosidad | Longitud de la rugosidad aerodinámica de la superficie | z0 | 0,003 | m |
| Constante de rugosidad | Cs | 0,500 |
Solución analítica
La solución analítica no está disponible. El ejemplo proporciona una vista general del desarrollo del campo de magnitudes elegido en un túnel de viento vacío con una superficie rugosa en la pared inferior.
El perfil de la velocidad del viento se calcula a partir de la siguiente ecuación:
donde u* es la velocidad de fricción, definida como:
El perfil de turbulencia k se define según la siguiente ecuación:
El perfil de turbulencia ω se define calculado según la siguiente ecuación:
Para la altura equivalente de la rugosidad del grano de arena de la superficie rugosa, se debe calcular según la siguiente fórmula:
Configuración de RWIND Simulation
- Modelado en RWIND 3.03.0220
- Tipo de simulación de flujo estacionario
- La densidad de la malla es del 28 %: 2 482 465 celdas
- El número de capas límite del túnel es 10
- La altura de la primera celda en la parte inferior es de 0,046 m
- y+ varía de 800 a 1000
- Modelo de turbulencia RANS k-ω SST
- Condición de contorno de entrada - ABL v, k, ω; gradiente de presión cero
- Parte inferior del túnel - condición de contorno antideslizante con función de muro para la coacción del muro en la viscosidad turbulenta (rugosidad del grano de arena) - nutkRoughWallFunction en OpenFOAM
- Muros y parte superior del túnel - condición de contorno de deslizamiento
- Condición de contorno de salida - presión cero; gradiente de velocidad nula
Resultados
La comparación del comportamiento del flujo de aire (desarrollo de la velocidad, energía cinética de la turbulencia y velocidad de disipación de la turbulencia) con una superficie rugosa y lisa se muestra en el siguiente gráfico.
