Description
Cet exemple est basé sur le test de la couche limite atmosphérique (ABL) du document de la WTG allemande : Fiche technique du Comité 3 - Simulation numérique des flux de vent, chapitre 9.1 (voir références). Il s'agit d'une extension de VE0309 - Test de la couche limite atmosphérique.
Dans ce cas, la condition limite de surface rugueuse est utilisée sur le mur inférieur et les résultats sont comparés avec la surface lisse. Dans l'article suivant, le développement de la vitesse, de l'énergie cinétique de turbulence, et du taux de dissipation de turbulence sont montrés pour la Catégorie de Terrain 0 définie dans EN 1991-1-4. Une turbulence anisotrope verticalement selon le chapitre 6.3.1 et le modèle de turbulence RANS k-ω SST est utilisé.| Propriétés du Fluide | Viscosité Cinématique | ν | 1.500e-5 | m2/s |
| Densité | ρ | 1.250 | kg/m3 | |
| Soufflerie | Longueur | Dx | 800.000 | m |
| Largeur | Dy | 80.000 | m | |
| Hauteur | Dz | 300.000 | m | |
| Paramètres de Calcul | Vitesse de Référence | uref | 20.000 | m/s |
| Hauteur de Référence | zref | 10.000 | m | |
| Constante de von Kármán | κ | 0.410 | ||
| Constante de Viscosité de Turbulence | Cμ | 0.090 | ||
| Paramètres de Rugosité | Longueur de Rugosité de Surface Aérodynamique | z0 | 0.003 | m |
| Constante de Rugosité | Cs | 0.500 |
Solution Analytique
Aucune solution analytique n'est disponible. L'exemple fournit un aperçu du développement du champ de quantités choisi dans une soufflerie vide avec une surface rugueuse sur le mur inférieur.
Le profil de vitesse du vent est calculé à partir de l'équation suivante :
où u* est la vitesse de frottement, définie comme suit :
Le profil de turbulence k est défini selon l'équation suivante :
Le profil de turbulence ω est calculé selon l'équation suivante :
Pour l'équivalent de surface rugueuse, la hauteur de rugosité de grain de sable doit être calculée selon la formule suivante :
Paramètres de Simulation RWIND
- Modélisé dans RWIND 3.03.0220
- Type de simulation d'écoulement stationnaire
- Densité de maillage : 28 % : 2 482 465 cellules
- Nombre de couches limites du tunnel : 10
- La hauteur de la première cellule au fond est de 0,046 m
- y+ varie de 800 à 1000
- Modèle de turbulence RANS k-ω SST
- Condition limite d'entrée - ABL v, k, ω; gradient de pression nul
- Fond du tunnel - condition limite sans glissement avec fonction de paroi pour contrainte de paroi sur la viscosité turbulente (rugosité de grain de sable) - nutkRoughWallFunction dans OpenFOAM
- Murs et sommet du tunnel - condition limite de glissement
- Condition limite de sortie - pression nulle ; gradient de vitesse nul
Résultats
La comparaison du comportement de l'écoulement d'air (développement de la vitesse, de l'énergie cinétique de turbulence et du taux de dissipation de turbulence) avec des surfaces rugueuses et lisses est montrée dans le graphique suivant.
