Questo esempio si basa sul test dello strato limite atmosferico (ABL) dal documento del WTG tedesco: Scheda informativa del Comitato 3 - Simulazione numerica dei flussi del vento, Capitolo 9.1 (vedi riferimenti). Prima di ogni simulazione numerica, l'utente dovrebbe verificare se lo strato limite atmosferico definito all'ingresso raggiunge la struttura testando il suo sviluppo in una galleria vuota. Ciò influenza non solo la distribuzione delle velocità, ma anche le quantità turbolente. La prova deve essere eseguita sia per calcoli stazionari (RANS) che transitori (URANS, LES). Nel seguente articolo, lo sviluppo di un campo di velocità, un campo di energia cinetica di turbolenza e un campo di velocità di dissipazione della turbolenza è mostrato per le quattro categorie di terreno da I a IV definite nella EN 1991-1-4. Una turbolenza anisotropa verticalmente sec. al Capitolo 6.3.1 e viene utilizzato il modello di turbolenza RANS k-ω SST.
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Conclusione sull'esempio ABL nel capitolo 9.1 di WTG:
Le differenze nei risultati osservati in RWIND, rispetto all'esempio ABL in WTG, possono essere attribuite a diversi fattori importanti relativi alla definizione dell'input e alle condizioni al contorno:
- Profili di ingresso: i profili di ingresso in WTG non sono chiaramente specificati e le informazioni sull'ESDU per le classi di rugosità da I a IV sono una descrizione troppo generale. Ciò porta a deviazioni dalle caratteristiche previste dello strato limite atmosferico (ABL).
- Condizioni al contorno poco chiare: l'esempio non specifica chiaramente le condizioni al contorno, che sono critiche per una riproduzione accurata del flusso in ingresso.
- Geometria del tunnel: la larghezza del tunnel non è fornita. Ciò solleva incertezza sul fatto che la simulazione sia un dominio 3D completo o un caso 2D semplificato, che influenza direttamente il comportamento del flusso e lo sviluppo della turbolenza.
- Risoluzione della mesh: mancano i dettagli relativi alla densità della mesh (inclusi i valori y+), il che rende difficile valutare l'accuratezza della modellazione vicino alla parete e la qualità della risoluzione della turbolenza.
- Modellazione di turbolenza: L'energia cinetica di turbolenza (k) è trattata come una variabile, contrariamente al valore fisso prescritto in WTG (Equazione 27). Questa incoerenza contribuisce ulteriormente alle deviazioni nei profili di velocità e turbolenza.
In RWIND, ulteriori differenze nella conservazione del profilo di ingresso sono causate dalle attuali limitazioni nelle implementazioni delle condizioni al contorno:
- Limite superiore: viene utilizzata una condizione di scorrimento invece di applicare una tensione tangenziale costante o valori fissi per la velocità, k, ε o ω. Anche se questo ha un impatto minimo nell'area intorno all'edificio. Questo problema può essere risolto con un aggiornamento relativamente semplice in RWIND 4.
- Vicino al fondo del tunnel: la condizione al contorno di non-scorrimento viene applicata senza modellare la rugosità aerodinamica della superficie del fondo del tunnel (in questo VE in RWIND). This is sufficient except for the simulations focused on pedestrian wind comfort and longer approach fetches. In the RWIND default tunnels for determining wind loads for static analysis of structures, the approach fetches are too short for the profiles to dissipate, and the deviations in the near ground region do not significantly influence the wind load results.