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2023-02-01

Como utilizar a funcionalidade de superfícies permeáveis no RWIND 2?

Na dinâmica dos fluidos computacional (CFD), é possível modelar superfícies complexas que não são completamente sólidas utilizando um meio poroso e permeável. No mundo atual, são exemplos disso estruturas de tecido de quebra-ventos, malhas de arame, fachadas e revestimentos perfurados, grelhas de grelha, barragens de tubos (pilhas de cilindros horizontais) etc.

Na dinâmica dos fluidos computacional (CFD), é possível modelar superfícies complexas que não são completamente sólidas utilizando um meio poroso e permeável. No mundo real, exemplos de tais coisas incluem estruturas de tecido quebra-vento, malhas de arame, fachadas e revestimentos perfurados, persianas, bancos de tubos (pilhas de cilindros horizontais) etc. Os modelos destas estruturas podem ter uma geometria tão complicada que é impossível gerar uma malha de forma eficiente para eles; a malha resultante pode ser excessivamente fina ou de baixa qualidade em determinadas situações. Em tais condições, o cálculo estará errado ou levará uma quantidade significativa de tempo usando supercomputadores. Como resultado, é altamente recomendável empregar um modelo de um meio que permita a passagem de fluxo ao lidar com este tipo de estrutura.

Aqui vamos explicar passo a passo como utilizar a funcionalidade de superfície permeável no RWIND 2:

Etapa 1: Modelar a geometria exata com a porosidade no RWIND

O modelo exato da geometria com a porosidade especificada (aqui é considerada uma porosidade de 40%) tem de ser simulado (Figura 2). Para a implementação da geometria exata, a opção do modelo simplificado deve estar desmarcada e o nível de refinamento da malha deve ser aumentado (Figura 3).

Etapa 2: configuração do Simulation

Toda a secção do domínio de simulação deve ser preenchida pela superfície porosa para permitir que o fluxo passe para o interior da secção porosa. A condição de fronteira inferior do túnel de vento precisa de ser definida como deslizamento para realmente ver a perda de pressão da superfície porosa (Figura 4). Desta forma, serão obtidos valores de queda de carga mais precisos e relevantes para a superfície porosa.

Etapa 3: Duas simulações de vento com diferentes velocidades do vento

Aqui, 5 m/s e 15 m/s são considerados como duas velocidades do vento diferentes. Após as simulações, precisamos de obter os dados das perdas de carga utilizando a opção gráfico ao longo da sonda de linha no RWIND (Figura 5,6). É muito importante considerar a parte estável do diagrama de campo de pressão para evitar os efeitos da flutuação local de pressão, posição específica etc.

Etapa 4: calculadora de Darcy-Forchheimer

Para obter os parâmetros de entrada necessários no RWIND, tais como o coeficiente de Darcy (D) e o coeficiente de inércia (I), podemos utilizar a calculadora de Darcy-Forchheimer (https://holzmann-cfd.com/community/blog-and-tools/darcy-forchheimer), a informação necessária é apresentada na Figura 7. Após a introdução dos dados de entrada, pode obter o coeficiente de Darcy (D) e a contribuição de Forchheimer (F), o que é equivalente ao Coeficiente de inércia (I) no RWIND; também L é o comprimento do meio permeável na direção do fluxo (aqui é a espessura da superfície = 0,0016 m). Por fim, pode substituir todos os parâmetros na tabela de superfícies permeáveis do RWIND (Figura 8).


Autor

O Sr. Kazemian é responsável pelo desenvolvimento de produtos e marketing da Dlubal Software, em particular do programa RWIND 2.