D5.1 Transitório ou estável

O vento é por natureza um fenómeno variável com o tempo e a sua simulação pode captar vários resultados, tais como médias temporais de velocidade e turbulência ou efeitos dinâmicos do fluxo, dependendo do método escolhido (ver Tabela 6).

Tabela 6: Quantidades de fluxo calculáveis com RANS, URANS e LES

De acordo com Shimada e Ichihara, uma quantidade de fluxo instantânea Φ pode ser decomposta numa média temporal Φ ‾, numa flutuação periódica Φ ~ e numa flutuação turbulência-estástica Φ^'. Na forma mais simples, a simulação RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stoke) calcula apenas as médias temporais Φ ‾ das quantidades de fluxo, deixando de fora os efeitos dinâmicos. Para captar os efeitos do fluxo instáveis, é necessária uma simulação transitória. O URANS (RANS instável) permite o cálculo das médias temporais Φ ‾ mais as flutuações periódicas Φ ~, apesar de tenda a subestimar a flutuação global. No URANS, além da escolha apropriada da grelha e do intervalo de tempo, o modelo de turbulência e o esquema de discretização desempenham um papel crítico. Modelos de turbulência muito dissipativos podem amortecimento dos efeitos não estacionários, por isso são recomendados esquemas de discretização não dissipativos para simulações instáveis.

A abordagem mais abrangente é o LES (Simulação de grandes escalas de turbulência), que pode representar médias temporais Φ ‾, análises periódicas Φ ' e flutuações turbulentas-estocásticas Φ^'. Esta decomposição ilustra as capacidades e limitações de diferentes métodos de simulação para captar o fenómeno do fluxo instável. A escolha do método apropriado depende dos requisitos específicos de cada estudo e deve ser cuidadosamente considerado para captar adequadamente os aspetos relevantes do fluxo de vento.