177x
005639
12.7.2024

Stacionární a nestacionární proudění

Ustálený proudění je konstantní v čase. Při numerickém výpočtu se řeší zjednodušené Navier-Stokesovy rovnice pro získání výsledného pole tlaků a rychlostí.

Pokud vítr fouká přes vysoké štíhlé konstrukce, jako jsou komíny, mrakodrapy nebo stožáry, může docházet ke vzniku nestacionárního (časově proměnného) proudění. Při stálém stálém nebo slabém turbulentním větru s kritickou rychlostí může za konstrukcí docházet k jevu odtrhávání vírů.

Víry se uvolňují střídavě z jedné strany na druhou. Tento organizovaný vírový vzor se označuje jako Karmanova vírová stezka. Při uvolňování vírů vznikají na závětrné straně konstrukce střídavé nízkotlaké oblasti a kolísavá síla působící kolmo na směr větru, viz Uvolneni-viru. V důsledku toho může při středních a častých rychlostech větru docházet k velkým vibracím, konstrukce mohou podléhat velkému počtu napěťových cyklů, které vedou k únavovému poškození a mohou vést k porušení konstrukce bez dosažení mezního napětí.

Periodická frekvence odtrhávání vírů se může také spojit s vlastní frekvencí konstrukce. Pokud jsou tyto dvě frekvence stejné, dochází k rezonanci a v konstrukci dochází k velkým oscilacím kolmo na směr větru.

Pro zohlednění potenciálního poškození způsobeného uvolněním vírů je důležité pro statické posouzení simulovat nestacionární proudění větru. Změny geometrie konstrukce mohou narušit koherentní odtrhávání a spolu se změnami tuhosti minimalizují problémy způsobené účinky větru. Nestacionární proudění větru a účinky geometrie konstrukce lze simulovat numerickým CFD výpočtem v programu RWIND 3Pro bez nákladných zkoušek ve větrném tunelu. Výhodou numerické simulace je, že lze hospodárně zkontrolovat mnoho scénářů a posouzení. [1] [2]

Přechodné chování větru ovlivňuje také mikroklima v okolí budov. Na větrnou pohodu chodců v městských oblastech mají vliv různé účinky větru, např. Venturiho efekt nebo víření. Také pro simulaci těchto problémů je RWIND 3Pro vhodným nástrojem, viz Větrná pohoda v oblastech pro chodce v naší databázi znalostí.

Pro simulaci nestacionárního proudění používá program RWIND 3 speciální řešič („BlueDyMSolver“, vyvinutý CFD Support ze standardního OpenFOAM® řešiče s názvem „PimpleFoam“).


Reference
  1. Giosan I. & Ing P. (2005). Zatížení volně stojící konstrukce odstraňující víry.
  2. Fu, F. (2018): Návrh a analýza vysokých a složitých konstrukcí. Elsevier Science & Technology.
Nadřazená kapitola