Description du projet
Cet exemple est basé sur le test de la couche limite atmosphérique (ABL) du document de la société allemande WTG : Rapport d'impression ducomité 3 - Simulation numérique des flux de vent, chapitre 9.1 (voir les références). Il s'agit d'une extension de VE0309 - Analyse de la couche limite atmosphérique. Dans ce cas, la condition aux limites de surface rugueuse est utilisée sur la paroi inférieure et les résultats sont comparés à ceux de surface lisse. Cet article décrit le développement d'une vitesse, d'une énergie cinétique turbulente et d'un taux de dissipation turbulents pour la catégorie de terrain 0 définie dans l'EN 1991-1-4. Une turbulence verticalement anisotrope selon au chapitre 6.3.1 et le modèle de turbulence RANS k-ω SST est utilisé.
| Propriétés des fluides | Viscosité cinématique | P | 1 500e-5 | m2/s |
| densité | ρ ... | 1,250 | kg/m3 | |
| Soufflerie | Périmètre | dx |
|
m |
| Largeur | Dy | 80 000 | m | |
| Hauteur | Dz |
|
m | |
| Paramètres de calcul | Vitesse de référence | uref |
|
m/s |
| Hauteur de référence | zref | 10 000 | m | |
| Constante de Kármán | κ | 0,410 | ||
| Constante de viscosité turbulente | Cµ | 0,090 | ||
| Paramètres de rugosité | Longueur de rugosité de surface aérodynamique | z0 | 0,003 | m |
| Constante de rugosité | Cs | 0,500 |
Solution analytique
La solution analytique est indisponible. Cet exemple donne un aperçu de l'évolution du champ de grandeur choisie dans une soufflerie vide avec une surface rugueuse sur la paroi inférieure.
Le profil de vitesse du vent est calculé à partir de l'équation suivante :
où u* est la vitesse de friction, définie comme :
La turbulence k du profil est définie selon l'équation suivante :
Le profil de turbulence ω est défini calculé selon l'équation suivante :
La hauteur de rugosité des grains de sable doit être calculée selon la formule suivante :
Paramètres de RWIND Simulation
- Modélisé dans RWIND 3.03.0220
- Type de simulation des flux stationnaires
- La densité du maillage est de 28 % : 2 482 465 cellules
- Le nombre de couches de contour du tunnel est de 10
- La hauteur de la première cellule en bas est de 0,046 m
- y+ entre 800 et 1 000
- Modèle de turbulence RANS k-ω SST
- Condition aux limites d'entrée - ABL v, k, ω; gradient de pression nul
- Fond du tunnel - condition aux limites de glissement avec fonction de voile pour le maintien de la viscosité turbulente (rugosité du grain de sable) - nutkRoughWallFunction dans OpenFOAM
- Voiles du tunnel et condition limite de glissement supérieure
- Condition aux limites de sortie - Pression nulle ; gradient de vitesse nul
Résultats
La comparaison du comportement de l'air (déformation de la vitesse, de l'énergie cinétique turbulente et du taux de dissipation de la turbulence) avec une surface rugueuse et lisse est affichée dans le graphique suivant.
.png?mw=320&hash=8f8edbc73c20906a676cd8c19b858fa8f0a27c35)
