User Story
O seguinte exemplo descreve experimentos de túnel de vento conduzidos pelo Laboratório de Túnel de Vento Ambiental (EWTL) da Universidade de Hamburgo como um caso de validação na Parte 9.4 do WTG-Merkblatt M3. Usaremos os campos de velocidade e dados de rugosidade medidos do modelo da cidade de Michel (Caso BL3-3) para validar simulações numéricas de CFD em estruturas urbanas complexas. O exemplo pode pertencer ao Grupo 2, de acordo com Figura 2.2 no WTG-Merkblatt-M3, com base na investigação do valor médio da velocidade do vento:
- G2: Valores absolutos com requisitos de precisão média: A área de aplicação pode incluir parâmetros ou estudos preliminares quando investigações posteriores com maior precisão são planejadas (por exemplo, exame de túnel de vento da classe G3).
- R2: Solitário: todas as direções do vento relevantes com resolução direcional suficientemente fina.
- Z2: Médias estatísticas e desvios padrão: desde que envolvam processos de fluxo estacionários para os quais uma verificação estatística das flutuações com um fator de pico seja suficiente.
- S1: Efeitos estáticos: Eles são suficientes para representar o modelo estrutural com o detalhe mecânico necessário, mas sem propriedades de massa e amortecimento.
Descrição
A investigação foca em um modelo de cidade idealizado, mas geometricamente detalhado, colocado em um fluxo de camada limite atmosférica. As medições do túnel de vento foram realizadas na instalação WOTAN, com uma seção de teste de 18 m de comprimento, 4 m de largura e 2,75-3,25 m de altura. O campo de rugosidade correspondente foi caracterizado por um comprimento de rugosidade de z0=1.53 m e um expoente de perfil α=0.27 representando condições de terreno "muito rugoso". Um total de 1.838 pontos de medição foram registrados para várias configurações de telhado. Os componentes de velocidade horizontal dependentes do tempo u e v, incluindo valores médios, variâncias, correlações e espectros, foram obtidos com um Anemômetro Laser-Doppler 2D (LDA) a 500-600 Hz. Pontos de medição foram distribuídos em perfis verticais e horizontais, em cânions de rua e em locais de repetibilidade definidos. O conjunto de dados da Cidade de Michel serve como um caso de referência de validação (C5) de acordo com a Diretriz VDI 3783 Parte 9 [1]. Para validação, além da taxa de acerto, uma desvio relativo D=0.25 e um desvio absoluto W=0.08 são aplicados para compensar a repetibilidade e incerteza de medição. Este conjunto de dados foi verificado e adotado por várias instituições (por exemplo, KalWin [2]) para fins de validação de CFD e comparação de modelos.
[1] Diretriz VDI 3783 Parte 9: Meteorologia Ambiental - Modelos de campo de vento microscala preditivos - Avaliação para escoamento em torno de edifícios e obstáculos, 2017
[2] KalWin, “Validação da previsão do campo de fluxo dentro de um ambiente urbano realista, mas idealizado com OpenFOAM”, Relatório KalWin Engineering GbR, 2022, http://www.kalwin-engineering.com/wp-content/uploads/2022/10/KalWin-Report-ValidationOkt2022.pdf