Д3. Шероховатость

При CFD моделировании потоков в здании необходимо учитывать два различных типа граничных слоев.

• Граничный слой атмосферного воздуха как условие притока.
• Местные граничные слои на поверхностях тел, часто моделируемые с помощью функций стен.

Если поток не разрешен непосредственно на поверхности конструкции, применяются законы стенок, которые накладывают особые требования к дискретизации поверхностей. Применение законов стен в области разделения следует критически проанализировать.
Хотя оба типа граничных слоев основаны на универсальном логарифмическом законе стен, они используют различные параметры для описания шероховатости поверхности:

• Атмосферный граничный слой использует неявную длину шероховатости z₀.
• Функции стен, как правило, используют явную эквивалентную зернистость песка k_s.

Параметры шероховатости определяются с разных точек зрения и имеют различные величины ( k_s : от 0,9 до 60 м; z₀ :0,01 до 1 м). Поэтому прямая эквивалентность недопустима.
Чтобы применить шероховатость местности в функциях стен, необходимо преобразовать z₀ в k_s. В зависимости от реализации, применяется приближение: k_s ≈20⋅z₀ до 30⋅z₀ (по Шлихтингу и Блокену).
Это различие имеет решающее значение для правильного моделирования граничных слоев при CFD моделировании строительных потоков.