Ces dernières années, l'utilisation de la mécanique des fluides numérique, connue sous le nom de CFD, a suscité un intérêt croissant pour le calcul de structures sensibles au vent. Cela est dû au fait que les progrès de la puissance des ordinateurs ont rendu la solution à des problèmes de flux complexes relativement peu coûteuse. La taille du domaine de calcul est un aspect important qui a un impact significatif sur la précision ainsi que sur le coût des simulations CFD.
Les équations de flux fondamentales sont discrétisées et résolues dans une zone volumétrique en dehors du modèle de bâtiment, qui est appelée domaine de calcul (Figure 1). Les limites d'un domaine cuboïde typique ont un total de six frontières. Ces dernières, à l'exception du bas du domaine, sont essentiellement non physiques. Par conséquent, leurs effets sur l'aire d'écoulement sont une source d'erreurs de simulation (appelées ici erreurs de domaine). Il est important de placer les barrières non physiques suffisamment loin de la structure pour minimiser les effets majeurs sur les résultats. Le coût de calcul du modèle peut augmenter si les bords sont positionnés trop loin. La taille du domaine de calcul doit être optimisée en tenant compte du coût de calcul et de la précision de la solution [1].
Les recommandations de bonnes pratiques [2] [3] en ingénierie éolienne numérique reconnaissent l'importance d'un domaine de calcul avec une taille appropriée pour la précision de la solution. Ces recommandations établissent un lien entre les erreurs de domaine et les problèmes similaires rencontrés lors des essais en soufflerie, tels que les effets de blocage dans les domaines à section limitée et l'accélération artificielle de l'écoulement local dans les domaines où l'espace entre les limites du domaine et le modèle de bâtiment est insuffisant. Par conséquent, la distance minimale entre les bords du domaine et le modèle de bâtiment et les taux de blocage maximaux, ou une combinaison des deux, sont utilisés pour spécifier les dimensions requises [3].
Voici un exemple de forme de cylindre de l'Eurocode [4] dans lequel deux dimensions de domaine de calcul différentes sont considérées. The first case (Image 2) is the default setting of RWIND, which is a less accurate but faster calculation, and the second is the recommended wind tunnel size (Image 3) which is more accurate but also has a more computational cost. Par exemple, pour la taille de soufflerie par défaut, 23 minutes sont nécessaires pour terminer la simulation CFD, tandis que pour la taille de soufflerie recommandée, 42 minutes sont nécessaires pour terminer la simulation (environ 80 % d'augmentation du coût de calcul). Il est également important de noter que la simulation a été effectuée par CPU : Intel(R) Xeon(R) Gold 6248R CPU @ 3.00GHz et 128 GB RAM pour 1 000 itérations.
The wind pressure coefficient (Cp) diagram (Image 4) shows that the size of the computational domain can play an important role in the level of accuracy of the results, especially for the positive pressure area. The schematic recommended wind tunnel size in aerodynamics is shown in Image 6 [5]. The critical point is to pay attention to the values of the pressure field near the velocity inlet; they should be optimally close to zero (Image 5).
