Opis
Ten przykład oparty jest na teście Warstwy Granicznej Atmosfery (ABL) z dokumentu Niemieckiego WTG: Karta informacyjna Komisji 3 - Numeryczna Symulacja Przepływów Wiatru, Rozdział 9.1 (patrz źródła). Jest to rozszerzenie testu VE0309 - Test Warstwy Granicznej Atmosfery.
W tym przypadku stosuje się warunek brzegowy szorstkiej powierzchni na dolnej ścianie, a wyniki porównuje się z gładką powierzchnią. W poniższym artykule przedstawiono rozwój prędkości, energii kinetycznej turbulencji i szybkości dysypacji turbulencji dla kategorii terenu 0 zdefiniowanej w EN 1991-1-4. Użyto pionowo anizotropowej turbulencji zgodnie z Rozdziałem 6.3.1 i modelu turbulencji RANS k-ω SST.| Właściwości płynu | Lepkość kinematyczna | ν | 1.500e-5 | m2/s |
| Gęstość | ρ | 1.250 | kg/m3 | |
| Tunel wiatrowy | Długość | Dx | 800.000 | m |
| Szerokość | Dy | 80.000 | m | |
| Wysokość | Dz | 300.000 | m | |
| Parametry obliczeniowe | Prędkość odniesienia | uref | 20.000 | m/s |
| Wysokość odniesienia | zref | 10.000 | m | |
| Stała von Kármána | κ | 0.410 | ||
| Stała lepkości turbulentnej | Cμ | 0.090 | ||
| Parametry szorstkości | Aerodynamiczna długość szorstkości powierzchni | z0 | 0.003 | m |
| Stała szorstkości | Cs | 0.500 |
Rozwiązanie analityczne
Rozwiązanie analityczne nie jest dostępne. Przykład dostarcza przeglądu rozwoju wybranego pola wielkościowego w pustym tunelu wiatrowym z szorstką powierzchnią na dolnej ścianie.
Profil prędkości wiatru oblicza się z następującego równania:
gdzie u* to prędkość tarcia, zdefiniowana jako:
Profil k turbulentności jest zdefiniowany według następującego równania:
Profil ω turbulentności oblicza się według następującego równania:
Dla szorstkiej powierzchni, wysokość szorstkości ziaren piasku musi być obliczona zgodnie z następującą formułą:
Ustawienia symulacji RWIND
- Modeled in RWIND 3.03.0220
- Typ symulacji przepływu ustalonego
- Gęstość siatki wynosi 28%: 2,482,465 komórek
- Liczba warstw brzegowych tunelu wynosi 10
- Wysokość pierwszej komórki na dnie wynosi 0.046 m
- y+ w zakresie od 800 do 1000
- Model turbulencji RANS k-ω SST
- Warunek brzegowy wlotu - ABL v, k, ω; zerowy gradient ciśnienia
- Dno tunelu - warunek brzegowy przyczepności z funkcją ścienną dla ograniczenia ściany na lepkość turbulentną (szorstkość ziaren piasku) - nutkRoughWallFunction w OpenFOAM
- Ściany i sufit tunelu - warunek brzegowy poślizgowy
- Warunek brzegowy wylotu - zerowe ciśnienie; zerowy gradient prędkości
Wyniki
Porównanie zachowania przepływu powietrza (rozwój prędkości, energii kinetycznej turbulencji i szybkości dysypacji turbulencji) dla szorstkiej i gładkiej powierzchni pokazano na poniższym wykresie.
