137x
005639
2024-07-12

Przepływ stacjonarny i przepływ przejściowy

Stały przepływ jest stały w czasie. Obliczenia numeryczne polegają na rozwiązaniu uproszczonych równań Naviera-Stokesa w celu uzyskania wypadkowego pola ciśnienia i prędkości.

Wiatr wiejący w kierunku wysokich, smukłych konstrukcji, takich jak kominy, drapacze chmur lub maszty, może powodować przepływ przejściowy (niestateczny). Przy stałym wietrze lub wietrze o małej turbulencji i prędkości krytycznej, za konstrukcją może wystąpić zjawisko tworzenia się wirów wirowych.

Wiry przepływają naprzemiennie z jednej strony na drugą. Ten zorganizowany wzorzec wirowy jest określany jako ulica wirowa Karmana. Podczas tworzenia wirów po stronie zawietrznej powstają naprzemienne strefy niskiego ciśnienia, a siła działająca prostopadle do kierunku wiatru jest generowana, patrz izolacja wirowa. W rezultacie, przy umiarkowanych i częstych prędkościach wiatru mogą wystąpić duże drgania, konstrukcje mogą być poddawane dużej liczbie cykli naprężeń, które prowadzą do uszkodzeń zmęczeniowych i mogą spowodować uszkodzenie konstrukcji bez osiągnięcia naprężenia granicznego nośności.

Okresowa częstotliwość wzbudzania wirowego może być również dostosowana do częstotliwości drgań własnych konstrukcji. Kiedy te dwie częstotliwości są równe, pojawia się rezonans i konstrukcja doświadcza dużych drgań prostopadłych do kierunku wiatru.

Aby uwzględnić potencjalne uszkodzenie wywołane tworzeniem się wirów, ważne jest, aby w projekcie konstrukcyjnym zasymulować przejściowy przepływ wiatru. Zmiany geometrii konstrukcji mogą zakłócać spójne zrzucanie wiatru, a wraz ze zmianami sztywności minimalizować problemy z oddziaływaniem wiatru. Przejściowy przepływ wiatru i wpływ geometrii konstrukcji można symulować za pomocą numerycznej analizy CFD w RWIND 3Pro, bez konieczności przeprowadzania kosztownych testów w tunelu aerodynamicznym. Zaletą symulacji numerycznej jest to, że wiele scenariuszy i obliczeń można sprawdzić w ekonomiczny sposób. [1] [2]

Przejściowe zachowanie wiatru wpływa również na mikroklimat wokół budynków. Na komfort wietrzny dla pieszych na obszarach miejskich mają wpływ różne wpływy wiatru, takie jak dławienie w tunelu lub zawirowanie. Odpowiednim narzędziem do symulacji tych problemów jest RWIND 3Pro, patrz Komfort wiatrowy w strefach dla pieszych w naszej Bazie informacji.

Do symulacji przepływu przejściowego RWIND 3 wykorzystuje specjalny solwer ("BlueDyMSolver", opracowany przez CFD Support ze standardowego OpenFOAM® solwera o nazwie „PimpleFoam”).


Odniesienia
  1. Giosan I. i inż. P. (2005). Redukowanie obciążeń wirowych na konstrukcjach wolnostojących.
  2. Fu, F. (2018): Projektowanie i analiza wysokich i złożonych konstrukcji. Elsevier Nauka i technologia.
Rozdział nadrzędny