Profil wiatru opisuje wiatr napływający na wlocie tunelu aerodynamicznego. Stanowi on jedną z właściwości przypadku obciążenia typu analizy "Symulacja wiatru" (patrz ilustracja "Typ analizy" przypadku obciążenia).
Tworzenie profilu wiatru
Na zakładce "Symulacja wiatru" kliknij przycisk
w obszarze "Profil wiatru". Pojawi się okno dialogowe "Nowy profil wiatru".
Profile wiatru są zarządzane w kategorii Kreatory obciążeń w nawigatorze. Można również użyć menu podręcznego, aby zdefiniować nowy profil wiatru.
Typ profilu wiatru
Wybierz Typ profilu wiatru z listy. Może to być "Zdefiniowany przez użytkownika", gdzie można ręcznie zdefiniować właściwości wiatru, lub "Według normy", gdzie stosowana jest norma wybrana w "Danych podstawowych".
Profil zdefiniowany przez użytkownika
Po wybraniu typu profilu zdefiniowanego przez użytkownika można ręcznie zdefiniować parametry profilu wiatru. Wprowadź "Wysokość" z i przypisz "Prędkość wiatru" v w tabeli "Wartości wejściowe". Pod tabelą zdefiniowana jest gęstość powietrza. Następnie należy zdefiniować turbulencję napływającego wiatru. Jest ona uwzględniana, gdy opcja "Uwzględnij turbulencję" jest aktywna na zakładce Główne okna dialogowego "Ustawienia analizy symulacji wiatru".
Domyślnie w polu wyboru "I" poniżej tabeli ustawiona jest stała "Intensywność turbulencji" wynosząca 1%. Intensywność turbulencji to stosunek średniej kwadratowej fluktuacji prędkości turbulentnej do średniej prędkości wiatru. Wyidealizowany przepływ powietrza bez żadnych fluktuacji prędkości lub kierunku wiatru miałby wartość intensywności turbulencji równą 0%. W przypadkach wysokiej turbulencji intensywność turbulencji wynosi zazwyczaj od 5% do 20% (patrz CFD Online). Domyślnie intensywność turbulencji jest ustawiona na 1%, aby objąć większość przypadków średniej i niskiej turbulencji.
Można jednak zdefiniować nierównomierną intensywność turbulencji lub inne wielkości turbulentne. Można je wybrać w polu kombi "Typ definicji turbulencji na wlocie".
Domyślną opcją jest "I i TuL". Domyślnie intensywność turbulencji jest jednorodna; jednak po odznaczeniu pola wyboru "I" można zdefiniować profil wzdłuż wysokości. Skala długości turbulencji TuL jest obliczana automatycznie na podstawie wymiarów modelu; można ją jednak zdefiniować ręcznie w tabeli "Wartości wejściowe".
Alternatywnym podejściem jest użycie energii kinetycznej turbulencji k i szybkości dyssypacji turbulencji ε ("k i ε") lub energii kinetycznej turbulencji k i właściwej szybkości dyssypacji turbulencji ω ("k i ω"). Wielkości te można uzyskać poprzez obliczenie profili wiatru przy użyciu, np. podejścia atmosferycznej warstwy granicznej opartego na długości szorstkości aerodynamicznej powierzchni (kategoria terenu).
Profil według normy
Obciążenie wiatrem jest określane na wysokości budynku w zależności od parametrów specyficznych dla normy. Do wyboru dostępne są normy EN 1991‑1‑4 [1], ASCE/SEI 7‑16 [2] i NBC 2015 [3]. Powyższa ilustracja Profil wiatru przedstawia parametry związane z EN 1991‑1‑4 [1]. Po ustawieniu innej normy zawartość tej sekcji jest dostosowywana do przepisów danej normy.
Po aktywowaniu pola tekstowego obok "Kategorii terenu" w gałęzi "Parametry" dostępne są do wyboru różne kategorie. Zależą one od normy i załącznika krajowego ustawionych w "Danych podstawowych" modelu.
W przypadku niektórych załączników krajowych prędkość wiatru zależy również od wysokości nad poziomem morza.
W wyniku wszystkich parametrów wyświetlana jest "Bazowa prędkość wiatru" vb,0. Profil wiatru jest obliczany na podstawie tej wartości, z uwzględnieniem całkowitej wysokości modelu. Zgodnie z EN 1991‑1‑4 [1], 4.2, wartość ta jest charakterystyczną 10-minutową średnią prędkością wiatru, niezależnie od kierunku wiatru i pory roku, na wysokości 10 m nad poziomem gruntu w otwartym terenie wiejskim z niską roślinnością, taką jak trawa, i pojedynczymi przeszkodami w odległościach co najmniej 20-krotności wysokości przeszkód. Prędkości wiatru dla każdej wysokości można sprawdzić w tabeli (druga zakładka, oznaczona "Wartości z tabeli") lub na wykresie po prawej stronie. Zamiast bazowej prędkości wiatru można "Uwzględnić średnią prędkość". Zgodnie z EN 1991‑1‑4 [1], 4.3, średnia prędkość wiatru vm(z) na wysokości z nad terenem zależy od chropowatości terenu i orografii. Jest ona określana zgodnie z EN 1991‑1‑4 [1], wzór (4.3). Uwzględnia to fakt, że efekty szczytowego ciśnienia prędkości pojawiające się na modelu są rozpatrywane poprzez specyficzną symulację w tunelu aerodynamicznym, co pozwala na zastosowanie niższych prędkości średnich. Po aktywowaniu tej opcji tabela i wykres są aktualizowane.
Profile prędkości średnich vm są określone w załączniku krajowym dla Niemiec, w tabeli NA.B.2 dla czterech kategorii terenu.
"Gęstość" powietrza zależy od wysokości nad poziomem morza, temperatury, ciśnienia atmosferycznego i wilgotności. Ma ona wpływ na dynamiczne zachowanie płynu.
