User Story
Poniższy przykład opisuje eksperymenty w tunelu aerodynamicznym przeprowadzone przez Laboratorium Tunelu Wiatrowego Środowiskowego (EWTL) na Uniwersytecie w Hamburgu jako przypadek walidacyjny w części 9.4 WTG-Merkblatt M3. Zamierzamy wykorzystać zmierzone pola prędkości i dane o chropowatości modelu miasta Michel (Przypadek BL3-3), aby zweryfikować numeryczne symulacje CFD w złożonych strukturach miejskich. Przykład ten może należeć do Grupy 2, zgodnie z Rysunek 2.2 w WTG-Merkblatt-M3, na podstawie badania średniej wartości prędkości wiatru:
- G2: Wartości absolutne ze średnimi wymaganiami dotyczącymi dokładności: Obszar zastosowania może obejmować parametry lub badania wstępne, gdy planowane są późniejsze badania o wyższej dokładności (np. badanie w tunelu wiatrowym klasy G3).
- R2: Samotne: wszystkie istotne kierunki wiatru z wystarczająco drobną rozdzielczością kierunkową.
- Z2: Średnie wartości statystyczne i odchylenia standardowe: o ile dotyczą procesów przepływu stacjonarnego, dla których statystyczne sprawdzenie fluktuacji z czynnikiem szczytowym jest wystarczające.
- S1: Efekty statyczne: Są wystarczające do reprezentowania modelu strukturalnego z niezbędnym poziomem detali mechanicznych, ale bez właściwości masy i tłumienia.
Description
Badanie koncentruje się na idealizowanym, ale geometrycznie szczegółowym modelu miasta umieszczonym w przepływie w warstwie granicznej atmosfery. Pomiary w tunelu aerodynamicznym zostały przeprowadzone w obiekcie WOTAN, posiadającym sekcję testową o długości 18 m, szerokości 4 m i wysokości 2,75-3,25 m. Odpowiednie pole chropowatości charakteryzowano długością chropowatości z0=1.53 m i wykładnikiem profilu α=0.27, co reprezentuje "bardzo szorstkie" warunki terenowe. Zarejestrowano łącznie 1,838 punktów pomiarowych dla kilku konfiguracji dachów. Czasowe składowe prędkości poziomej u i v, w tym wartości średnie, wariancje, korelacje i spektra, uzyskano przy użyciu 2-wymiarowego Anemometru Laserowo-Dopplerowskiego (LDA) przy 500-600 Hz. Punkty pomiarowe były rozmieszczone w profilach pionowych i poziomych, w kanionach ulicznych i w określonych lokalizacjach powtarzalnych. Zestaw danych miasta Michel służy jako przypadek walidacyjny odniesienia (C5) zgodnie z wytyczną VDI 3783 część 9 [1]. Do walidacji, oprócz współczynnika trafienia, stosuje się względne odchylenie D=0.25 oraz absolutne odchylenie W=0.08, aby uwzględnić powtarzalność i niepewność pomiarową. Zestaw danych został zweryfikowany i przyjęty przez kilka instytucji (np. KalWin [2]) do walidacji CFD i celów porównania modeli.
[1] VDI Richtlinie 3783 Blatt 9: Umweltmeteorologie - Prognostische mikroskalige Windfeldmodelle - Evaluierung für Gebäude- und Hindernisumströmung, 2017
[2] KalWin, “Validation of flow field prediction within a realistic but idealized urban environment with OpenFOAM”, Report KalWin Engineering GbR, 2022, http://www.kalwin-engineering.com/wp-content/uploads/2022/10/KalWin-Report-ValidationOkt2022.pdf