Cet exemple est basé sur l'essai des couches limites atmosphériques (ABL) tiré du document de la société allemande WTG : Feuille d'informations ducomité 3 - Simulation numérique des flux de vent, Chapitre 9.1 (voir les références). Avant chaque simulation numérique, l'utilisateur doit vérifier si la couche limite atmosphérique définie à l'entrée atteint la structure en testant son développement dans un tunnel vide. Cela affecte non seulement la distribution des vitesses, mais également les grandeurs turbulentes. Le test doit être effectué pour les calculs permanents (RANS) et transitoires (URANS, Les). Cet article décrit l'évolution d'un champ de vitesse, d'un champ d'énergie cinétique turbulente et d'un champ de dissipation de turbulence pour les quatre catégories de terrain I à IV définies dans l'EN 1991-1-4. Une turbulence verticalement anisotrope selon le Chapitre 6.3.1 et le modèle de turbulence RANS k-ω SST est utilisé.
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Conclusion sur l'exemple ABL du chapitre 9.1 de WTG :
Les différences dans les résultats observés dans RWIND, par rapport à l'exemple ABL dans WTG, peuvent être attribuées à plusieurs facteurs importants liés à la définition d'entrée et aux conditions aux limites :
- Profils d'entrée : Les profils d'entrée dans WTG ne sont pas clairement définis et les informations ESDU pour les classes de rugosité I à IV ne sont qu'une description trop générale. Il y a donc des écarts par rapport aux caractéristiques prévues de la couche limite atmosphérique (ABL).
- Conditions aux limites peu claires : L'exemple ne précise pas clairement les conditions aux limites, qui sont critiques pour une représentation précise du flux d'entrée.
- Géométrie du tunnel : La largeur du tunnel n'est pas indiquée. Il est donc difficile de déterminer si la simulation concerne un domaine 3D complet ou un cas 2D simplifié, ce qui affecte directement le comportement des flux et le développement de la turbulence.
- Résolution du maillage : les détails concernant la densité du maillage (y +) sont manquants, ce qui complique l'évaluation de la précision de la modélisation près des parois et de la qualité de la résolution des turbulences.
- Modélisation des turbulences : L'énergie cinétique turbulente (k) est traitée comme une variable, contrairement à la valeur fixe prescrite dans WTG (Équation 27). Cette incohérence contribue aux écarts dans les profils de vitesse et de turbulence.
Dans RWIND, des différences supplémentaires dans la préservation du profil d'entrée sont causées par les limitations actuelles dans l'implémentation des conditions aux limites :
- Contour supérieur : une condition de glissement est utilisée au lieu d'appliquer une contrainte de cisaillement constante ou des valeurs fixes pour la vitesse, k, ε ou ω. Bien que cela ait un impact minimal dans la zone autour du bâtiment. Ce problème peut être résolu à l'aide d'une mise à jour relativement simple dans RWIND 4.
- Près du bas du tunnel : la condition aux limites de glissement est appliquée sans modélisation de la rugosité de surface. Ceci est particulièrement important pour les simulations basées sur le confort du vent et les recherches plus longues. Dans les cas d'utilisation actuels, l'écart résultant est limité en raison des dimensions par défaut du tunnel, mais une solution plus précise nécessiterait l'implémentation d'une fonction de paroi basée sur la rugosité aérodynamique de surface, bien que plus complexe, dans la future version (RWIND 4).