Nella fluidodinamica computazionale (CFD), le superfici complesse che non sono completamente solide possono essere modellate utilizzando media porosi o permeabili. Nel mondo reale, esempi di tali cose includono strutture in tessuto frangivento, reti metalliche, facciate e rivestimenti perforati, feritoie, banchi di tubi (pile di cilindri orizzontali) e così via.
I modelli di queste strutture possono avere una geometria così complicata che è impossibile generare mesh in modo efficiente per loro; la mesh risultante potrebbe essere di qualità eccessivamente fine o di scarsa qualità in determinate situazioni. In tali condizioni, il calcolo sarà errato o richiederà una notevole quantità di tempo utilizzando i supercomputer. Di conseguenza, l'utilizzo di un modello di un mezzo che consente il passaggio del flusso è fortemente raccomandato quando si ha a che fare con questo tipo di strutture.
Qui spiegheremo passo dopo passo come utilizzare la funzione di superficie permeabile in RWIND 2:
Passaggio 1: modellazione della geometria esatta con porosità in RWIND
The exact model of geometry with specified porosity (here 40% porosity is considered) needs to be simulated (Image 2). For the implementation of the exact geometry, the option of the simplified model should be unchecked, and the mesh refinement level needs to be increased (Image 3).
Passaggio 2: impostazione della simulazione
L'intera sezione trasversale del dominio di simulazione dovrebbe essere riempita dalla superficie porosa per consentire il passaggio del flusso all'interno della sezione porosa. The lower boundary condition of the wind tunnel need to be set as slip to really see the pressure loss of the porous surface (Image 4). In questo modo, si otterranno valori di perdita di carico più precisi relativi alla superficie porosa.
Passaggio 3: due simulazioni del vento con diverse velocità del vento
Qui 5 m/s e 15 m/s sono considerati come due diverse velocità del vento. After simulations, we need to obtain pressure loss data using a graph along the line probe option in RWIND (Images 5, 6). It is very important to consider the steady part of the pressure field diagram to avoid the effects of local pressure fluctuation, particular position, and so on.
Passaggio 4: calcolatore Darcy-Forchheimer
To obtain required input parameters in RWIND, such as Darcy coefficient (D) and Inertial coefficient (I), we can use Darcy-Forchheimer Calculator (
https://holzmann-cfd.com/community/blog-and-tools/darcy-forchheimer
), the required information is shown in Image 7. After entering input data, you can obtain Darcy coefficient (D) and Forchheimer contribution (F), which is equivalent to the Inertial coefficient (I) in RWIND; also L is the permeable media length in the flow direction (here is the thickness of the surface = 0.0016 m). Finally, you can substitute all parameters in RWIND table of permeable surfaces (Image 8).
