168x
000308
16.1.2023

VE0308 | Eurokód Tvar válce

Popis

Dostupné normy, jako například EN 1991-1-4 {%/#Refer [1]]], ASCE/SEI 7-16 a NBC 2015, uvádějí parametry zatížení větrem, jako je součinitel tlaku větru (Cp ) pro základní tvary. Důležité je, jak rychleji a přesněji spočítat parametry zatížení větrem, než pracovat s časově náročnými a někdy složitými vzorci v normách.

Jedním z důležitých bodů CFD simulace je nalezení přesných a kompatibilních konfigurací s ohledem na vstupní údaje, jako jsou modely turbulence, rychlostní profil větru, intenzita turbulence, stav mezní vrstvy, řád diskretizace atd., které Eurokód neuvádí. V aktuálním příkladu pro tvar válce doporučujeme nastavit kompatibilní nastavení podle Eurokódu. Jak je vidět v EN 1991-1-4, existují složité vzorce pro získání hodnotyCp vztažené na různá Reynoldsova čísla.

Analytické řešení

Rozměr válce znázorněný na obrázku 1 je navržen pro Reynoldsovo číslo (Re= 2*106 ) na základě rovnice 7.15 (EN 1991-1-4), kde b je průměr, ν je kinematická viskozita vzduchu (ν=15*10-6 m2/s), v(ze ) je maximální rychlost větru:

Zde jsou předpoklady a doporučená nastavení (Tabulka 1), která vykazují lepší shodu sCp a hodnotou součinitele síly s příkladem podle Eurokódu:

Rychlost větru V 30 m/s
Reynoldsovo číslo (rovnice 7.15, EN 1991-1-4) Re 2*106 -
Výška L 1 m
Průměr d 1 m
Poloha oddělení minimálního tlaku od proudění (tabulka 7.12, EN 1991-1-4) αmin/αA 80/120 Stupeň
Hodnota součinitele minimálního tlaku (tabulka 7.12, EN 1991-1-4) Cp0,min -1,9 -
Součinitel základního tlaku (tabulka 7.12, EN 1991-1-4) Cp0,h -0,7 -
Poměr plnosti (rovnice 7.28, EN 1991-1-4) φ 1 -
Účinná štíhlost (tabulka 7.16, EN 1991-1-4) λ 1 -
Součinitel koncového účinku (obr. 7.36 - rovnice 7.17, EN 1991-1-4) ψλ - ψλa 0,6-(0,6-1) -
Součinitel síly (obr. 7.28, EN 1991-1-4) Cf,0 0,55 -
hustota vzduchu ρ ... 1.25 kg/m3
Model turbulence Stacionární RANS k-ω SST - -
Kinematická viskozita (rovnice 7.15, EN 1991-1-4) ν 1.5*10-5 m2/s
Pořadí schématu Druhý - -
Zbytková požadovaná hodnota 10-5 - -
Typ rezidua Tlak - -
Minimální počet iterací 800 - -
Mezní vrstva NL 10 -
Typ stěnové funkce Enhanced/Blended - -
Intenzita turbulence (nejlepší přizpůsobení) I 7,5%-15% -

Výsledky

Nakonec je na obr. 3 znázorněn obrys Cp pro 7,5% intenzitu turbulence (obrázek 2) a diagram pro různé intenzity turbulence, kde I=7,5 % vykazuje lepší shodu při predikci průměrného součinitele tlaku větru. Pro další kritérium (součinitel síly Cf,0 v tabulce 2), které lze získat podle obr. 7.28 v EN 1991-1-4, se hodnota 15 % blíží příkladu podle Eurokódu.

Intenzita turbulence (%) Fd (N) ρ (kg/m3 ) u (m/s) A (m2 ) Cf,0
1.00 253 1.25 30 1 0,45
5,00 226 1.25 30 1 0,40
7,50 253 1.25 30 1 0,46
10,00 257 1.25 30 1 0,46
15,00 303 1.25 30 1 0,54
20.00 328 1.25 30 1 0,58
25,00 361 1.25 30 1 0,64
Eurokód - - - - 0,55

Model válce s doporučeným nastavením je k dispozici ke stažení zde:


Reference
  1. Evropský výbor pro normalizaci. (2005). EN 1991-1-4. Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-4: Obecné účinky - Účinky větru.