Popis
V aktuálním validačním příkladu zkoumáme hodnotu součinitele tlaku větru (Cp ) jak pro obecné statické posouzení (Cp,10 ), tak pro posouzení opláštění nebo fasády (Cp,1 ) podle EN 1991-1-4 pro ploché střechy {%/#Refer [1]]] a Databáze japonských větrných tunelů . Doporučené nastavení pro prostorovou plochou střechu s ostrými okapy popíšeme v další části.
Klíčovým faktorem CFD simulace je nalezení konfigurací, které jsou nejvíce kompatibilní s normami, pokud jde o vstupní data, jako jsou modely turbulence, profily rychlostí větru, intenzity turbulence, podmínky mezní vrstvy, řád diskretizace a další faktory. Důležité je, že normy nepokrývají požadované informace pro numerickou simulaci, jako je CFD simulace. V aktuálním VE jsme představili nejkompatibilnější nastavení programu RWIND na příkladu střechy s ostrými okraji podle EN 1991-1-4 a experimentálních dat z Databáze japonských větrných tunelů .
Analytické řešení a výsledky
Předpokládá se uzavřený model ostrého okapu podle obrázku 1, který má čtyři oblasti (F, G, H, I). Součinitele vnějšího tlaku (Cp,10 ) a (Cp,1 ) pro ploché střechy jsou znázorněny na obr. 7.6 a v tabulce 7.2 v EN 1991-1-4. Důležité předpoklady a vstupní údaje pro RWIND, který se používá pro numerickou CFD simulaci, jsou také uvedeny v tabulce 1.
| Tabulka 1: Rozměrový poměr a vstupní údaje | |||
| Základní rychlost větru | V | 22 | m/s |
| Kategorie terénu | 2 | - | - |
| Rozměr bočního větru | b | 16 | m |
| Kóta podél větru | d | 16 | m |
| Střední výška střechy | h | 4 | m |
| Úhel střechy | θstřecha | 0 | Stupeň |
| Hustota vzduchu - RWIND | ρ | 1.25 | kg/m3 |
| směry větru | θVítr | 0,15, 30, 45 | Stupeň |
| Turbulentní model - RWIND | Stacionární RANS k-ω SST | - | - |
| Kinematická viskozita (rovnice 7.15, EN 1991-1-4) - RWIND | ν | 1,5*10-5 | m2/s |
| Pořadí schémat - RWIND | Druhý | - | - |
| Požadovaná reziduální hodnota - RWIND | 10-4 | - | - |
| Typ rezidua - RWIND | Tlak | - | - |
| Minimální počet iterací - RWIND | 800 | - | - |
| Hraniční vrstva - RWIND | NL | 10 | - |
| Typ stěnové funkce - RWIND | Enhanced/Blended | - | - |
| Intenzita turbulence (Best fit) - RWIND | I | Terén 2 | - |
Průměrný součinitel tlaku větru (Cp,10 ) a (Cp,1 ) se vypočítá pro všechny oblasti se zohledněním různých rychlostí větru a intenzit turbulence na základě kategorie terénu 2. Pro výpočet příslušných hodnot (Cp,10 ) a (Cp,1 ) vztažených k Eurokódu se zohledňují čtyři směry větru (θ = 0, 15, 30, 45 stupňů).Obr._ na obr. 3 a 4 pro ostrou hranu. Experimentální hodnoty se získávají ručně pozorováním vrstevnicového grafu Cp v japonské databázi. Také profil rychlosti větru a turbulence v programu RWIND se nastavuje pomocí vzorce EU pro terén dva, který je výškově variantní. Na obrázku 5 je vidět kladné Cp,1 na střeše při simulaci nestacionárních jevů, což není možné vidět při simulaci v ustáleném stavu. Vliv kolísání zatížení větrem a uvolňování vírů může být při simulaci nestacionárních jevů lepší. Při simulaci větru se zohledňuje kritický stav přes směr větru pro konstanty a proměnnou (na základě terénu 2) intenzitu turbulence. Výsledky ukazují dobrou shodu pro většinu oblastí, pokud se profil turbulence blíží hodnotám kategorie Terén 2. Existuje oblast (I), ve které by se měly zohlednit kladné a záporné součinitele tlaku větru.
Závěr
V aktuálním příkladu VE jsme zkoumali validaci průměrné hodnotyCp pro Cp,10 a Cp,1 pro střechu s ostrou hranou, která byla prezentována na základě EN 1991-1-4 a japonského větrného tunelu v porovnání s programem RWIND 2. Výsledky ukazují, že doporučená konfigurace programu RWIND má dobrou shodu s většinou oblastí v Eurokódu. Vyšší intenzita turbulence blízká variantě profilu turbulence v terénu 2 ukazuje přesnější výsledky než profil nízké turbulence. Pro získání extrémní hodnoty podle EN 1991-1-4 je důležité zohlednit scénář kritického směru větru a simulaci přechodných jevů. Hodnoty odchylek většinou pocházejí ze součinitelů spolehlivosti a statistického přístupu, který představuje konzervativní přístup používaný v normě.
Model ploché střechy s doporučeným nastavením je k dispozici ke stažení zde:
