Na dinâmica de fluidos computacional (CFD), superfícies complexas que não são completamente sólidas podem ser modeladas utilizando meios porosos ou permeáveis. No mundo real, exemplos de tais superfícies incluem estruturas de tecido corta-vento, malhas de arame, fachadas e revestimentos perfurados, grelhas, feixes tubulares (conjuntos de cilindros horizontais), entre outros.
Os modelos destas estruturas podem ter uma geometria tão complicada que se torna impossível gerar uma malha de forma eficiente; a malha resultante pode ser excessivamente fina ou de má qualidade em determinadas situações. Nessas condições, o cálculo ou estará errado ou exigirá uma quantidade significativa de tempo utilizando supercomputadores. Como resultado, é fortemente recomendado empregar um modelo de um meio que permita a passagem do fluxo ao lidar com estes tipos de estruturas.
Aqui, vamos explicar passo a passo como utilizar a funcionalidade de superfície permeável no RWIND 2:
Passo 1: Modelação da Geometria Exata com Porosidade no RWIND
O modelo exato da geometria com a porosidade especificada (aqui é considerada uma porosidade de 40%) precisa de ser simulado (Imagem 2). Para a implementação da geometria exata, a opção do modelo simplificado deve estar desmarcada, e o nível de refinamento da malha necessita de ser aumentado (Imagem 3).
Passo 2: Configuração da Simulação
Toda a secção transversal do domínio de simulação deve ser preenchida pela superfície porosa para permitir que o fluxo passe dentro da secção porosa. A condição de fronteira inferior do túnel de vento necessita de ser definida como escorregamento para realmente observar a perda de pressão da superfície porosa (Imagem 4). Desta forma, serão obtidos valores de queda de pressão mais precisos relevantes para a superfície porosa.
Passo 3: Duas Simulações de Vento com Diferentes Velocidades de Vento
Aqui, 5 m/s e 15 m/s são consideradas como duas velocidades de vento diferentes. Após as simulações, necessitamos de obter os dados de perda de pressão utilizando um gráfico através da opção de sonda de linha no RWIND (Imagens 5, 6). É muito importante considerar a parte estável do diagrama de campo de pressão para evitar os efeitos de flutuação de pressão local, posição particular, e assim por diante.
Passo 4: Calculadora Darcy-Forchheimer
Para obter os parâmetros de entrada necessários no RWIND, tal como o coeficiente de Darcy (D) e o coeficiente Inercial (I), podemos utilizar a Calculadora Darcy-Forchheimer ( Calculadora Darcy-Forchheimer ); a informação necessária é apresentada na Imagem 7. Após introduzir os dados de entrada, pode obter o coeficiente de Darcy (D) e a contribuição de Forchheimer (F), que é equivalente ao coeficiente Inercial (I) no RWIND; também, L é o comprimento do meio permeável na direção do fluxo (aqui a espessura da superfície é = 0,0016 m). Finalmente, pode substituir todos os parâmetros na tabela de superfícies permeáveis do RWIND (Imagem 8).
