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2020-03-26

Pergunta

O RWIND Simulation aplica um modelo de camada limite?


Resposta:
No RWIND Simulation, cada superfície do modelo no fluxo de vento é tratada como uma parede "lisa". A partir da versão 1.26 do RWIND Simulation, é possível definir os parâmetros de rugosidade. Esta definição resulta numa camada limite nas áreas em torno do fluxo perto das paredes, que tem uma influência no perfil de velocidade perpendicular à parede dependendo da viscosidade do ar. Esta camada limite é criada no RWIND Simulation de acordo com a chamada "lei da parede". Esta lei descreve o perfil de velocidade perpendicular à parede e pode ser representada pelas variáveis adimensionais u + e y +.


Variável adimensional u + :
$\mathrm u^+=\frac{\mathrm U}{{\mathrm u}_{\mathrm\tau}}$
Onde
Vc é a velocidade na parede,
uτ é a velocidade de atrito,

Variável adimensional y + :
$\mathrm y^+=\frac{{\mathrm u}_{\mathrm\tau}\cdot\mathrm y}{\mathrm\nu}$
Onde
y é a distância da parede,
uτ é a velocidade de atrito,
ν é a viscosidade cinemática do ar.

Usando a velocidade de atrito uτ:
${\mathrm u}_{\mathrm\tau}=\sqrt{\frac{{\mathrm\tau}_{\mathrm w}}{\mathrm\rho}}$
Onde
τw é a tensão de corte,
ρ é a densidade do ar.

Ao descrever o modelo da camada limite na camada parcial viscosa diretamente ao lado da parede
$\mathrm u^+=\mathrm y^+$

e na camada logarítmica subsequente
$\mathrm u^+=\frac1{\mathrm\kappa}\cdot\ln\;\mathrm y^++\mathrm C$

você obtém a seguinte distribuição de velocidade.

Onde
κ é a constante de Kármán (κ = 0,41 para a simulação de uma parede lisa),
C é a constante (C = 5 para a simulação de uma parede lisa).


Se os parâmetros de rugosidade forem definidos, o nutkRoughWallFunction é utilizado com os parâmetros Ks e Cs. A fórmula de nutkRoughWallFunction pode ser encontrada aqui.
Onde está Ks a rugosidade da areia equivalente,
Cs é Constante de rugosidade

Para garantir que o processo de solução é relativamente rápido e robusto, o programa especifica o modelo de camada limite correspondente diretamente na primeira célula ao lado da superfície do modelo. A parte restante da camada limite resulta da solução das equações de Navier-Stokes aplicadas globalmente.