Descrizione
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). È un'estensione di VE0309 - Atmospheric Boundary Layer Test. In questo caso, la condizione al contorno della superficie ruvida viene utilizzata sulla parete inferiore e i risultati vengono confrontati con la superficie liscia. Nel seguente articolo, lo sviluppo di una velocità, dell'energia cinetica di turbolenza e del tasso di dissipazione della turbolenza è mostrato per la categoria di terreno 0 definita 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.
| Proprietà del fluido | Viscosità cinematica | ν | 1.500e-5 | m2/s |
| Densità | ρ | 1.250 | kg/m3 | |
| Galleria del vento | Durata | Dx | 800.000 | m |
| Larghezza | Dy | 80.000 | m | |
| Altezza | Dz | 300.000 | m | |
| Parametri di calcolo | Velocità di riferimento | urif | 20.000 | m/s |
| Altezza di riferimento | zrif | 10.000 | m | |
| von Karman Constant | κ | 0,410 | ||
| Costante di viscosità di turbolenza | Cμ | 0.090 | ||
| Parametri di rugosità | Lunghezza di rugosità aerodinamica della superficie | z0 | 0.003 | m |
| Costante di rugosità | Cs | 0,500 |
Soluzione analitica
La soluzione analitica non è disponibile. L'esempio fornisce una panoramica dello sviluppo del campo di quantità scelto in una galleria del vento vuota con superficie ruvida sulla parete inferiore.
Il profilo della velocità del vento è calcolato dalla seguente equazione:
dove u* è la velocità di attrito, definita come:
Il profilo di turbolenza k è definito secondo la seguente equazione:
Il profilo di turbolenza ω è definito calcolato secondo la seguente equazione:
Per la superficie ruvida, l'altezza di sgrossatura equivalente della sabbia a grani deve essere calcolata secondo la seguente formula:
Impostazioni di RWIND Simulation
- Modellato in RWIND 3.03.0220
- Tipo di simulazione a flusso stazionario
- La densità della mesh è 28 %: 2 482 465 celle
- Il numero di strati limite della galleria è 10
- L'altezza della prima cella in basso è 0,046 m
- y+ varia da 800 a 1000
- Modello di turbolenza RANS k-ω SST
- Condizione al contorno dell'ingresso - ABL v, k, ω; gradiente di pressione zero
- Fondo del tunnel - condizione al contorno di non-scorrimento con funzione della parete per il vincolo della parete sulla viscosità turbolenta (rugosità della granulometria della sabbia) - nutkRoughWallFunction in OpenFOAM
- Pareti della galleria e condizione al contorno di scorrimento superiore
- Condizione al contorno di uscita - pressione nulla; gradiente di velocità zero
Risultati
Il confronto del comportamento del flusso d'aria (sviluppo della velocità, dell'energia cinetica della turbolenza e del tasso di dissipazione della turbolenza) con la superficie ruvida e liscia è mostrato nel grafico seguente.
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