User Story
L'exemple suivant décrit des expériences en soufflerie menées par le laboratoire de soufflerie environnementale (EWTL) de l'Université de Hambourg comme cas de validation dans la partie 9.4 du WTG-Merkblatt M3. Nous utiliserons les champs de vitesse mesurés et les données de rugosité du modèle de la ville de Michel (cas BL3-3) pour valider des simulations numériques CFD dans des structures urbaines complexes. L'exemple peut appartenir au Groupe 2, selon Figure 2.2 dans le WTG-Merkblatt-M3, basé sur l'étude de la valeur moyenne de la vitesse du vent :
- G2: Valeurs absolues avec des exigences de précision moyenne: Le domaine d'application peut inclure des paramètres ou des études préliminaires lorsque des investigations ultérieures avec une précision plus élevée sont prévues (par exemple, examen en soufflerie de classe G3).
- R2: Solitaire: toutes les directions du vent pertinentes avec une résolution directionnelle suffisamment fine.
- Z2: Valeurs moyennes statistiques et écarts-types: à condition qu'ils impliquent des processus d'écoulement stationnaire pour lesquels une vérification statistique des fluctuations avec un facteur de crête est suffisante.
- S1: Effets statiques: Ils sont suffisants pour représenter le modèle structurel avec le détail mécanique nécessaire, mais sans propriétés de masse et d'amortissement.
Description
L'enquête se concentre sur un modèle de ville idéalisé mais géométriquement détaillé placé dans un écoulement de couche limite atmosphérique. Les mesures en soufflerie ont été effectuées dans l'installation WOTAN, présentant une section d'essai de 18 m de long, 4 m de large et 2,75-3,25 m de haut. Le champ de rugosité correspondant était caractérisé par une longueur de rugosité de z0=1,53 m et un exposant de profil α=0,27 représentant des conditions de terrain "très rugueuses". Un total de 1 838 points de mesure ont été enregistrés pour plusieurs configurations de toit. Les composantes de vitesse horizontale dépendantes du temps u et v, y compris les valeurs moyennes, les variances, les corrélations et les spectres, ont été obtenues avec un anémomètre Laser-Doppler 2D (LDA) à 500-600 Hz. Les points de mesure ont été répartis dans des profils verticaux et horizontaux, dans des canyons de rue et à des emplacements de répétabilité définis. Le jeu de données de la ville de Michel sert de cas de validation de référence (C5) selon la directive VDI 3783 partie 9 [1]. Pour la validation, en plus du taux de réussite, une déviation relative D=0,25 et une déviation absolue W=0,08 sont appliquées pour tenir compte de la répétabilité et de l'incertitude de mesure. Ce jeu de données a été vérifié et adopté par plusieurs institutions (par exemple, KalWin [2]) à des fins de validation CFD et de comparaison de modèles.
[1] Directive VDI 3783 Feuille 9: Météorologie environnementale - Modèles prédictifs microscopiques de champ de vent - Évaluation pour l'écoulement autour des bâtiments et des obstacles, 2017
[2] KalWin, “Validation de la prédiction de champ d'écoulement dans un environnement urbain réaliste mais idéalisé avec OpenFOAM”, Rapport KalWin Engineering GbR, 2022, http://www.kalwin-engineering.com/wp-content/uploads/2022/10/KalWin-Report-ValidationOkt2022.pdf