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2024-07-12

Flusso stazionario e flusso transitorio

Il flusso costante è costante nel tempo. Il calcolo numerico risolve le equazioni di Navier-Stokes semplificate per ottenere il campo di pressione e velocità risultante.

Quando il vento soffia su strutture alte e snelle, come ciminiere, grattacieli o tralicci, può essere generato un flusso transitorio (instabile). In condizioni di vento stazionario continuo o poco turbolento a una velocità critica, dietro la struttura può verificarsi un fenomeno di distacco di vortici.

I vortici sono liberati alternativamente da un lato all'altro. Questo modello di vortice organizzato è indicato come via del vortice di Karman. Quando i vortici vengono liberati, le zone di bassa pressione alternate vengono generate sul lato sottovento della struttura e viene generata la forza fluttuante che agisce perpendicolarmente alla direzione del vento, vedere Distacco di vortici. Di conseguenza, grandi vibrazioni possono verificarsi a velocità del vento moderate e frequenti, le strutture possono subire un gran numero di cicli di tensione che portano a danni da fatica e possono determinare la rottura strutturale senza raggiungere la tensione limite ultima.

La frequenza periodica del distacco dei vortici può anche bloccare la frequenza naturale della struttura. Quando queste due frequenze sono uguali, inizia la risonanza e la struttura subisce grandi oscillazioni perpendicolari alla direzione del vento.

Per considerare il potenziale danno indotto dal distacco di vortici, è importante che la progettazione strutturale simuli il flusso del vento transitorio. Le modifiche alla geometria della struttura possono interrompere il distacco coerente e, insieme alle modifiche della rigidezza, riducono al minimo i problemi di effetto del vento. Il flusso del vento transitorio e gli effetti della geometria della struttura possono essere simulati dal calcolo numerico CFD in RWIND 3Pro senza la necessità di costosi test in galleria del vento. Il vantaggio della simulazione numerica è che molti scenari e progetti possono essere verificati in modo conveniente. [1] [2]

Il comportamento del vento transitorio influenza anche il microclima intorno agli edifici. Il comfort del vento nei pedoni nelle aree urbane è influenzato da vari effetti del vento, come lo strozzamento della galleria o la vorticità. Inoltre, per la simulazione di questi problemi, RWIND 3Pro è uno strumento adatto, vedere Wind Comfort in Pedestrian Areas nella nostra Knowledge Base.

Per le simulazioni del flusso transitorio, RWIND 3 utilizza un solutore speciale ("BlueDyMSolver", sviluppato da CFD Support dal solutore standard OpenFOAM® chiamato "PimpleFoam").


Bibliografia
  1. Giosan I., & Ing P. (2005). Carichi indotti a distacco di vortici su strutture autoportanti.
  2. Fu, F. (2018): Progettazione e analisi di strutture alte e complesse. Scienza e tecnologia di Elsevier.
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