Negli ultimi anni, c'è stato un crescente interesse nell'uso della fluidodinamica computazionale, nota come CFD, per progettare strutture suscettibili al vento. Ciò è dovuto al fatto che i progressi nella potenza del computer hanno reso la soluzione a complicati problemi di flusso relativamente poco economica. La dimensione del dominio computazionale è un aspetto importante che ha un impatto significativo sull'accuratezza e sul costo delle simulazioni CFD.
Le equazioni di flusso fondamentali sono discretizzate e risolte in un'area volumetrica al di fuori del modello dell'edificio, che è indicato come dominio di calcolo (Figura 1). I limiti di un tipico dominio cuboide hanno un totale di sei superfici. Questi limiti, ad eccezione della parte inferiore del dominio', sono essenzialmente non fisici; pertanto, i loro effetti sull'area di flusso sono una fonte di errore di simulazione (qui chiamato errori di dominio). È importante impostare barriere non fisiche sufficientemente lontane dalla struttura per ridurre al minimo gli effetti maggiori sui risultati. Il costo di calcolo del modello potrebbe aumentare se i limiti sono posizionati troppo lontani. La dimensione del dominio di calcolo deve essere ottimizzata tenendo conto sia del costo di calcolo che dell'accuratezza della soluzione [1].
I migliori consigli pratici di Computational wind engineering (CWE) [2] [3] riconosce l'importanza di un dominio di calcolo con una dimensione appropriata per la precisione della soluzione. Questi consigli collegano gli errori di dominio a problemi simili con i test in galleria del vento, come gli effetti del blocco in domini con aree trasversali limitate e l'accelerazione artificiale del flusso locale in domini con spazio insufficiente tra i limiti del dominio e il modello dell'edificio. Pertanto, per specificare i requisiti dimensionali [3], vengono utilizzati la distanza minima tra i limiti del dominio e il modello dell'edificio e i rapporti di bloccaggio massimi, o una combinazione dei due.
Ecco un esempio della forma del cilindro dell'Eurocodice [4] in cui vengono considerate due diverse dimensioni del dominio di calcolo. 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. Ad esempio, per la dimensione predefinita della galleria del vento, sono necessari 23 minuti per completare la simulazione CFD, mentre per la dimensione consigliata della galleria del vento, sono necessari 42 minuti per terminare la simulazione (~80% di aumento del costo di calcolo). Inoltre, è importante notare che la simulazione è stata eseguita da CPU: Intel(R) Xeon(R) Gold 6248R CPU @ 3.00GHz e 128 GB RAM per 1000 iterazioni.
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).
