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.
Os modelos destas estruturas podem ter uma geometria tão complicada que é impossível gerar malha de forma eficiente para os mesmos; a malha resultante pode ser muito fina ou de qualidade inferior em determinadas situações. Em tais condições, o cálculo poderá estar errado ou necessitar de muito tempo para a utilização de supercomputadores. Em função disso, a utilização de um modelo de um meio que permite a passagem do fluxo é altamente recomendada para esses tipos de estruturas.
Aqui, iremos explicar passo a passo como utilizar a função de superfície permeável no RWIND 2:
Etapa 1: Modelar a geometria exata com porosidade no RWIND
O modelo exato da geometria com a porosidade especificada (aqui é considerada uma porosidade de 40%) necessita 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 necessita de ser aumentado (Figura 3).
Etapa 2: configuração da simulação
Toda a secção do domínio de simulação deve ser preenchida pela superfície porosa para deixar o fluxo passar no interior da secção porosa. A condição de fronteira inferior do túnel de vento tem 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 pressão mais precisos e relevantes para a superfície porosa.
Etapa 3: Duas simulações de vento com diferentes velocidades de vento
Aqui, 5 m/s e 15 m/s são considerados como duas velocidades de vento diferentes. Após as simulações, é necessário obter os dados da perda de pressão utilizando um gráfico ao longo da opção de amostra de linha no RWIND (imagens 5, 6). É muito importante considerar a parte estável do diagrama do campo de pressão para evitar os efeitos da flutuação de pressão local, de uma posição específica etc.
Etapa 4: Calculadora 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 Darcy-Forchheimer (
Calculadora Darcy-Forchheimer
), a informação necessária é apresentada na Figura 7. Após a introdução dos dados, podem ser obtidos o Coeficiente de Darcy (D) e a contribuição de Forchheimer (F), que é equivalente ao coeficiente de inércia (I) no RWIND; também L é o comprimento do meio permeável na direção do fluxo (aqui a espessura da superfície = 0,0016 m). Por fim, pode substituir todos os parâmetros na tabela de superfícies permeáveis do RWIND (Figura 8).
