Descripción
Este ejemplo se basa en la prueba de la Capa Límite Atmosférica (ABL) del documento del WTG alemán: Hoja Informativa del Comité 3 - Simulación Numérica de Flujos de Viento, Capítulo 9.1 (ver referencias). Es una extensión de VE0309 - Prueba de la Capa Límite Atmosférica.
En este caso, se utiliza la condición de borde de superficie rugosa en la pared inferior y los resultados se comparan con la superficie lisa. En el siguiente artículo, se muestra el desarrollo de la velocidad, la energía cinética de turbulencia y la tasa de disipación de turbulencia para la Categoría de Terreno 0 definida en EN 1991-1-4. Se utiliza una turbulencia aniso trópica vertical según el Capítulo 6.3.1 y el modelo de turbulencia RANS k-ω SST.| Propiedades del Fluido | Viscosidad Cinética | ν | 1.500e-5 | m2/s |
| Densidad | ρ | 1.250 | kg/m3 | |
| Túnel de Viento | Longitud | Dx | 800.000 | m |
| Ancho | Dy | 80.000 | m | |
| Altura | Dz | 300.000 | m | |
| Parámetros de Cálculo | Velocidad de Referencia | uref | 20.000 | m/s |
| Altura de Referencia | zref | 10.000 | m | |
| Constante de von Kármán | κ | 0.410 | ||
| Constante de Viscosidad de Turbulencia | Cμ | 0.090 | ||
| Parámetros de Rugosidad | Longitud de Rugosidad Superficial Aerodinámica | z0 | 0.003 | m |
| Constante de Rugosidad | Cs | 0.500 |
Solución Analítica
No está disponible una solución analítica. El ejemplo proporciona una visión general del desarrollo del campo de magnitud elegido en un túnel de viento vacío con superficie rugosa en la pared inferior.
El perfil de velocidad del viento se calcula a partir de la siguiente ecuación:
donde u* es la velocidad de fricción, definida como:
El perfil de turbulencia k se define según la siguiente ecuación:
El perfil de turbulencia ω se calcula según la siguiente ecuación:
Para el equivalente de la superficie rugosa, la altura de rugosidad de grano de arena debe calcularse según la siguiente fórmula:
Configuraciones de Simulación RWIND
- Modelado en RWIND 3.03.0220
- Tipo de simulación de flujo permanente
- La densidad de malla es del 28%: 2,482,465 celdas
- El número de capas de frontera del túnel es 10
- La altura de la primera celda en el fondo es 0.046 m
- y+ varía de 800 a 1000
- Modelo de turbulencia RANS k-ω SST
- Condición de frontera de entrada - ABL v, k, ω; gradiente de presión cero
- Fondo del túnel - condición de frontera de no deslizamiento con función de pared para la restricción de pared en la viscosidad turbulenta (rugosidad de grano de arena) - nutkRoughWallFunction en OpenFOAM
- Paredes y parte superior del túnel - condición de frontera de deslizamiento
- Condición de frontera de salida - presión cero; gradiente de velocidad cero
Resultados
La comparación del comportamiento del flujo de aire (desarrollo de la velocidad, energía cinética de turbulencia y tasa de disipación de turbulencia) con superficies rugosas y lisas se muestra en el siguiente gráfico.
