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2023-01-16

VE0308 | Forma del cilindro dell'Eurocodice

Descrizione

Le norme disponibili, come EN 1991-1-4 [1], ASCE/SEI 7-16 e NBC 2015 hanno presentato parametri del carico del vento come il coefficiente di pressione del vento (Cp ) per forme di base. Il punto importante è come calcolare i parametri del carico del vento in modo più rapido e accurato piuttosto che lavorare su formule che richiedono tempo e talvolta complicate nelle norme.

Uno dei punti importanti nella simulazione CFD è trovare configurazioni accurate e compatibili per quanto riguarda i dati di input come i modelli di turbolenza, il profilo della velocità del vento, l'intensità della turbolenza, le condizioni dello strato limite, l'ordine di discretizzazione e così via, che non sono menzionati nell'Eurocodice. Nell'esempio attuale per la forma del cilindro, raccomandiamo impostazioni compatibili con la norma Eurocodice. Come si può vedere nella EN 1991-1-4, ci sono formule complicate per ottenere il valore di Cp relativo a diversi numeri di Reynolds.

Soluzione analitica

La dimensione del cilindro come mostrato nella Figura 1 è progettata per il numero di Reynolds (Re= 2*106 ) sulla base dell'equazione 7.15 (EN 1991-1-4), dove b è il diametro, ν è la viscosità cinematica del aria (ν=15*10-6 m2/s), v(ze ) è la velocità massima del vento:

Ecco le ipotesi e le impostazioni consigliate (Tabella 1), che presentano un migliore accordo con Cp e il valore del coefficiente di forza con l'esempio dell'Eurocodice:

Velocità vento V 30 m/s
Numero di Reynolds (equazione 7.15, EN 1991-1-4) Rif 2*106 -
Altezza [LinkToImage01] 1 m
Diametro d 1 m
Posizione della separazione pressione minima/flusso (Tabella 7.12, EN 1991-1-4) αmin/αA 80/120 Grado
Valore del coefficiente di pressione minimo (Tabella 7.12, EN 1991-1-4) Cp0,min -1.9 -
Coefficiente di pressione di base (Tabella 7.12, EN 1991-1-4) Cp0,h -0,7 -
Il rapporto di solidità (Equazione 7.28, EN 1991-1-4) φ 1 -
La snellezza efficace (Tabella 7.16, EN 1991-1-4) λ 1 -
Coefficiente dell'effetto finale (Figura 7.36 - Equazione 7.17, EN 1991-1-4) ψλ - ψλa 0.6-(0.6-1) -
Coefficiente di forza (Figura 7.28, EN 1991-1-4) Cfr,0 0,55 -
densità dell'aria ρ 1.25 kg/m3
Modello di turbolenza RANS stazionario k-ω SST - -
Viscosità cinematica (Equazione 7.15, EN 1991-1-4) ν 1.5*10-5 m2/s
Ordine dello schema Secondo - -
Valore obiettivo residuo 10-5 - -
Tipo residuo Pressione - -
Numero minimo di iterazioni 800 - -
Strato limite NL 10 -
Tipo di funzione della parete Amplificato/Blended - -
Intensità della turbolenza (Best Fit) i 7,5%-15% -

Risultati

Infine, il contorno Cp per un'intensità di turbolenza del 7,5% (Figura 2) e il diagramma per varie intensità di turbolenza sono tracciati nella Figura 3, in cui I=7,5% mostra un migliore accordo nella previsione del coefficiente di pressione del vento medio. Per un altro criterio (Coefficiente di forza Cf,0 nella Tabella 2) che può essere ottenuto rispetto alla Figura 7.28 nella EN 1991-1-4, il valore del 15% è più vicino all'esempio dell'Eurocodice.

Intensità della turbolenza (%) Fd (N) ρ (kg/m3 ) u (m/s) A (m2 ) Cf,0
1.00 253 1.25 30 1 0.45
5,00 226 1.25 30 1 0.40
7,50 253 1.25 30 1 0,46
10,00 257 1.25 30 1 0,46
15,00 303 1.25 30 1 0,54
20.00 328 1.25 30 1 0,58
25,00 361 1.25 30 1 0,64
Eurocodice - - - - 0,55

Inoltre, il modello del cilindro con le impostazioni consigliate è disponibile per il download qui:


Bibliografia
  1. Comitato europeo di normalizzazione. (2005). EN 1991-1-4. Eurocodice 1: Azioni sulle strutture - Parte 1-4: Azioni generali - Azioni del vento.