Popis
Tento příklad vychází z testu Atmosférické hraniční vrstvy (ABL) z dokumentu německého WTG: Informační list výboru 3 - Numerická simulace proudění větru, kapitola 9.1 (viz reference). Jde o rozšíření VE0309 - Test atmosférické hraniční vrstvy.
V tomto případě je na spodní stěně použita podmínka hrubého povrchu a výsledky jsou porovnány s hladkým povrchem. V následujícím článku je ukázán vývoj rychlosti, kinetické energie turbulence a míry disipace turbulence pro terénní kategorii 0 definovanou v EN 1991-1-4. Používá se vertikálně anizotropní turbulence podle kapitoly 6.3.1 a model turbulence RANS k-ω SST.| Vlastnosti tekutiny | Kinematická viskozita | ν | 1.500e-5 | m2/s |
| Hustota | ρ | 1.250 | kg/m3 | |
| Větrný tunel | Délka | Dx | 800.000 | m |
| Šířka | Dy | 80.000 | m | |
| Výška | Dz | 300.000 | m | |
| Parametry výpočtu | Referenční rychlost | uref | 20.000 | m/s |
| Referenční výška | zref | 10.000 | m | |
| Kármánova konstanta | κ | 0.410 | ||
| Konstanta turbulence viskozity | Cμ | 0.090 | ||
| Parametry drsnosti | Aerodynamická délka drsnosti povrchu | z0 | 0.003 | m |
| Konstanta drsnosti | Cs | 0.500 |
Analytické řešení
Analytické řešení není k dispozici. Příklad poskytuje přehled vývoje vybrané množiny v prázdném větrném tunelu s hrubým povrchem na spodní stěně.
Profil rychlosti větru je vypočítán z následující rovnice:
kde u* je třecí rychlost, definovaná jako:
Profil turbulence k je definován podle následující rovnice:
Profil turbulence ω je vypočítán podle následující rovnice:
Pro ekvivalent hrubého povrchu musí být výška drsnosti zrnitosti písku vypočítána podle následující rovnice:
Nastavení simulace RWIND
- Modelováno v RWIND 3.03.0220
- Typ simulace stacionárního proudění
- Hustota sítě je 28%: 2,482,465 buněk
- Počet vrstev hraničního tunelu je 10
- Výška první buňky na dně je 0.046 m
- y+ je v rozmezí 800 až 1000
- Model turbulence RANS k-ω SST
- Podmínka na vstupu - ABL v, k, ω; gradient nulového tlaku
- Dno tunelu - bezkluzová okrajová podmínka s funkcí stěny pro omezení turbulentní viskozity (drsnost zrnitosti písku) - nutkRoughWallFunction v OpenFOAM
- Stěny a vrch tunelu - kluzná okrajová podmínka
- Podmínka na výstupu - nulový tlak; nulový gradient rychlosti
Výsledky
Porovnání chování proudění vzduchu (vývoj rychlosti, kinetické energie turbulence a míry disipace turbulence) s hrubým a hladkým povrchem je znázorněno v následujícím grafu.
