Il seguente articolo affronta il confronto di uno studio di riferimento condotto dall'Università di Tecnologia di Graz in Austria [1] mediante una simulazione imitata eseguita in RWIND.
Nell'ambito dello studio, un cubo è stato analizzato in un test nella galleria del vento per quanto riguarda la distribuzione della pressione. Quindi, il test è stato rimodellato in ABAQUS e ANSYS, ei risultati sono stati confrontati.
Sia il flusso longitudinale che quello trasversale sono stati analizzati utilizzando due profili di flusso ciascuno. Poiché i risultati di entrambi i profili del vento sono molto simili, è stata selezionata solo la velocità di ingresso più alta per il confronto.
Come nello studio di riferimento, i valori Cp sono stati valutati sull'asse verticale per il flusso longitudinale e trasversale. Nell'esperimento, sono stati utilizzati i dati dei sensori delle radiosonde centrali. Di seguito, i risultati sono forniti a confronto. I punti delle curve dallo studio di riferimento sono stati letti dallo strumento ENGAUGE Digitizer e quindi non collegati tra loro.
Prima di tutto, si può vedere che tutte e tre le densità della mesh sono ben correlate in RWIND. Pertanto, una mesh più fitta non è consigliabile. Le tre simulazioni eseguite in RWIND sembrano raggiungere i punti del benchmark sperimentale meglio delle simulazioni in ABAQUS e ANSYS. La deviazione dagli altri due solutori è molto grande, specialmente all'altezza media dell'oggetto di prova.
L'incremento dei valori di Cp' verso il suolo è evidente in ABAQUS e ANSYS. L'esperimento non può confermarlo a causa della mancanza di sensori posizionati in quell'area, ma i risultati sembrano fisicamente illogici. Tuttavia, questa anomalia non è mostrata da RWIND. Nel complesso, RWIND sembra raggiungere meglio i valori Cp dell'esperimento', nonostante le funzioni di approccio più semplici e quindi il minore sforzo computazionale.
In relazione al flusso longitudinale, si possono trarre le stesse conclusioni per il flusso trasversale. I risultati del confronto sono più vicini al benchmark sperimentale che per il flusso longitudinale, ma i risultati di RWIND mostrano un adattamento relativamente buono. Anche qui, un'anomalia delle curve Cp può essere vista vicino al suolo.
Oltre alla valutazione sulla linea centrale verticale, il confronto fornisce immagini a falsi colori per il tensore del valore Cp. È quindi consigliabile confrontare la distribuzione di Cp su varie superfici.
Le immagini del benchmark sperimentale dovrebbero essere viste con cautela. A causa della distribuzione relativamente grossolana dei sensori di pressione, la rappresentazione delle linee di livello è più un presupposto che una misura. È probabile che il valore Cp reale sia significativamente più basso ai bordi, poiché non ci sono sonde in questa area critica.
Notare che solo la metà degli intervalli di valori di colore discreti è disponibile nella visualizzazione dei risultati di RWIND come in ABAQUS e nell'analisi sperimentale, motivo per cui sono meno i colori degli intervalli di valori corrispondenti che dovrebbero essere confrontati visivamente. Inoltre, per motivi di chiarezza, di seguito è utilizzata solo la simulazione ANSYS dello studio di riferimento. ANSYS tende ad avere i risultati migliori, ma nel complesso i risultati sono molto più simili rispetto, ad esempio, ad ABAQUS e RWIND.
Per il flusso longitudinale del lato anteriore, sono confermati i risultati dei grafici della linea centrale. La simulazione RWIND sembra raggiungere i valori Cp specifici su una certa area meglio di ANSYS, ma la distribuzione è molto simile in tutte le immagini campione.
L'incremento dei valori nell'area del terreno nell'immagine ANSYS descritta sopra è mostrato anche qui e non è confermato né dall'esperimento né da RWIND.
Ancora una volta, è anche evidente che in tutte le simulazioni il valore di Cp diminuisce drasticamente verso il bordo dell'oggetto, ma non nell'esperimento. La differenza è probabilmente dovuta alla mancanza di sensori in quest'area.
Nel complesso, la simulazione del lato pressione in RWIND è molto convincente, soprattutto per quanto riguarda le risorse relativamente basse e lo sforzo di modellazione rispetto ad altri programmi.
Per il lato di aspirazione, le tendenze del lato pressione' non continuano. Mentre la distribuzione a livello dei valori Cp in RWIND è leggermente migliore alla simulazione rispetto alla simulazione ANSYS, i valori specifici sono significativamente inferiori. Con l'eccezione del bordo sul lato flusso, la distribuzione del livello in RWIND tende a conformarsi meglio ai test rispetto ad ANSYS. In entrambe le simulazioni CFD, i minimi locali sono sul bordo anteriore ma sono chiaramente concentrati in ANSYS e distribuiti su una certa area in RWIND. In ANSYS è di circa -1.2, mentre RWIND è di nuovo considerevolmente inferiore a -2.47. Qui, ANSYS mostra chiaramente il comportamento più fisico. Alla fine del lato opposto del flusso', questa tendenza è direttamente invertita. Qui, RWIND e ABAQUS sono al di sotto del valore dei test. Ancora una volta, tuttavia, l'osservazione è dubbia a causa della distribuzione della pressione alla sonda. Il minimo Cp nell'area del suolo della simulazione ANSYS segue la tendenza già descritta.
Nel complesso, RWIND sembra fornire risultati peggiori di ANSYS o ABAQUS sui lati dominati dalla depressione. L'approccio agli elementi più semplici potrebbe essere responsabile. Un'analisi del flusso instabile in RWIND potrebbe riguardare, ad esempio, le aree di aspirazione chiaramente sopravvalutate.
In effetti, i risultati nella simulazione del flusso instabile di RWIND' sono molto migliori. Sia la distribuzione del livello che i valori puntuali mostrano una buona conformità ai test nella galleria del vento. Tuttavia, una valutazione comparativa utilizzando ANSYS non avrebbe senso, poiché lì è disponibile un modello di flusso stazionario.
Per il lato retro, che rappresenta un'altra area di depressione, le differenze sono ancora maggiori. Mentre ANSYS e i test mostrano una buona conformità, RWIND calcola valori Cp significativamente più bassi e li diffonde, secondo la quantità, più alto delle altre due immagini. Anche in questo caso, il calcolo del flusso instabile fornisce risultati significativamente migliori paragonabili ad ANSYS, ma questo non è stato oggetto del confronto.
Le conoscenze acquisite mediante il confronto di immagini in falsi colori che mostrano flussi longitudinali si applicano anche al flusso trasversale. Le immagini comparative del flusso laterale sono mostrate di seguito, ma non sono descritte in dettaglio a causa della duplicazione.
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