Nos últimos anos, tem havido um aumento no interesse na utilização da dinâmica de fluidos computacional, conhecida como CFD, para o dimensionamento de estruturas susceptíveis ao vento. Isto deve-se ao facto de os avanços na potência dos computadores terem tornado a solução para problemas de fluxo complicados relativamente barata. O tamanho do domínio computacional é um aspeto importante com um impacto significativo na precisão e no custo das simulações CFD.
As equações do fluxo fundamental são discretizadas e resolvidas numa área volumétrica fora do modelo do edifício, designado de domínio computacional (Figura 1). Os limites de um domínio de paralelepípedo típico têm um total de seis contornos. Estas bordas, com exceção da parte inferior do domínio, são essencialmente não físicas; por isso, os seus efeitos na área de fluxo são uma fonte de erros de simulação (doravante denominados erros de domínio). É importante colocar as barreiras não físicas suficientemente longe da estrutura para minimizar os efeitos importantes nos resultados. O custo computacional do modelo pode aumentar se as extremidades forem posicionadas muito longe. O tamanho do domínio computacional precisa ser otimizado tendo em mente o custo computacional e a precisão da solução [1].
Recomendações das práticas de engenharia eólica computacional (CWE) [2] [3] reconhecem a importância de um domínio computacional com um tamanho apropriado para a precisão da solução. Estas recomendações ligam erros de domínio a problemas semelhantes com testes em túnel de vento, tais como efeitos de bloqueio em domínios com áreas de secção limitada e aceleração artificial do fluxo local em domínios com espaço insuficiente entre as bordas de domínio e o modelo de edifício. Por isso, a distância mínima entre as extremidades do domínio e o modelo de edifício e a relação de bloqueio máxima, ou uma combinação das duas, é utilizada para especificar os requisitos de tamanho [3].
Aqui está um exemplo da forma cilíndrica segundo o Eurocódigo [4] na qual são consideradas duas dimensões de domínio computacional diferentes. 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. Por exemplo, para o tamanho padrão de túnel de vento, são necessários 23 minutos para concluir a simulação CFD, enquanto que para o tamanho de túnel de vento recomendado, são necessários 42 minutos para concluir a simulação (~80% de aumento do custo computacional). Além disso, é importante notar que a simulação foi realizada por CPU: CPU Intel(R) Xeon(R) Gold 6248R a 3,00 GHz e 128 GB de RAM para 1000 iterações.
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).
