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2024-07-11

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Superfícies permeáveis

No RWIND 3 Pro, é possível aplicar permeabilidade a uma superfície. Uma breve teoria sobre a permeabilidade pode ser encontrada no Capítulo Permeability. No RWIND 3 Pro, a permeabilidade é modelada usando uma condição de contorno, uma queda de pressão prescrita em superfícies definidas. A queda de pressão (gradiente de pressão) é dada pela Eq.:

∆ p = - (D μ U + \frac{1}{2} I ρ {|\begin{matrix} U \end{matrix}|}^{2}) \cdot L

Δp[Pa]	Queda de pressão
μ[Pa.s]	Viscosidade dinâmica do fluido
U[m/s]	Velocidade do fluido
D[1/m²]	Coeficiente de Darcy
I[1/m]	Coeficiente de inércia
ρ[kg/m³]	Densidade do fluido
L[m]	Permeable media length in the flow direction

Queda de pressão

onde os coeficientes D e I são definidos como:

I = \frac{C_{F}}{\sqrt{α}}

C_F[-]	Parâmetro Forchheimer
α[m²]	Permeabilidade

Coeficiente de inércia

D = \frac{1}{α}

α[m²]

Permeabilidade

Coeficiente de Darcy

Nos modelos de meios permeáveis discutidos no Capítulo Permeability, um termo fonte é adicionado no lado direito das equações N‑S no centróide das células onde a permeabilidade deve ser resolvida. Como o RWIND 3 Pro só resolve superfícies permeáveis (ou seja, elementos relativamente finos), a permeabilidade é modelada até agora usando uma condição de contorno cíclica (porousBafflePressure), prescrevendo o gradiente de pressão nos elementos selecionados (patch). Para mais detalhes, veja o guia OpenFOAM. Este é um modelo computacionalmente simples e resultados interessantes podem ser alcançados em um curto tempo de computação. No entanto, ele tem suas limitações, por exemplo, usar o modelo para alta queda de pressão pode não levar à convergência e resultados.

Informações mais específicas sobre o modelo de permeabilidade (porousBafflePressure) podem ser encontradas no manual OpenFOAM-4.1.

Permeabilidade & Zonas

No RWIND 3 Pro, a permeabilidade é atribuída às zonas selecionadas como uma propriedade do material, veja a imagem abaixo.

Zonas e permeabilidade

Na caixa de diálogo "Editar Zona", seção "Material", clique em "Criar novo material..." ou "Editar material...". Aparece uma caixa de diálogo com parâmetros de permeabilidade.

Editar material, Permeabilidade

Aqui, os coeficientes de permeabilidade D e I, e o comprimento da superfície permeável (espessura) L devem ser definidos. Uma introdução sobre como derivar e obter esses coeficientes foi descrita no Capítulo Permeability. Mais ideias e abordagens para derivar os coeficientes também podem ser encontradas aqui: Calculadora Darcy-Forchheimer Uma forma de obter o coeficiente e modelar a permeabilidade é descrita no Artigo da Base de Conhecimento no site da Dlubal.

KB | Utilização da função de superfícies permeáveis no RWIND Pro

Depois de definir todos os coeficientes e atribuir zonas às superfícies, o modelo com superfícies permeáveis está pronto para cálculo.

Sugestão

Ao definir os coeficientes D e I, é importante ter em mente sua interpretação física. O coeficiente D afeta a importância das forças de atrito (viscosas), enquanto o coeficiente I afeta a importância das forças inerciais da velocidade à medida que o fluxo passa através da superfície permeável.

Importante

O cálculo com a permeabilidade da superfície só pode ser realizado em modelos simplificados. A malha de shrink-wrapping garante uma malha geometricamente correta sem volumes abertos. Se a simplificação do modelo estiver desativada, a malha de volume gerada pode ser de baixa qualidade e os resultados podem estar incorretos. Aqui, é importante enfatizar que o modelo simplificado com e sem superfícies permeáveis difere significativamente; veja a imagem "Modelo de Malha com e Sem Superfície Permeável"—o modelo com superfícies permeáveis nesse caso forma um modelo de volume aberto, que então leva a uma malha volumétrica maior, do que o mesmo modelo sem elas.

Visualização de duas variações de malha de modelo, uma com e outra sem uma superfície permeável.

Malha do modelo com e sem superfície permeável

Importante

O modelo de permeabilidade atual (OpenFOAM, porousBafflePressure) é funcional para superfícies permeáveis relativamente simples (por exemplo, malhas de arame, persianas, barreiras, etc.); ou seja, formas simples definidas por um conjunto de triângulos igualmente orientados. Assim, se usarmos superfícies permeáveis para todo o edifício (por exemplo, o modelo da "Torre Eiffel" do Project Manager), então o cálculo provavelmente será instável, os resultados serão incorretos, ou o cálculo não funcionará de todo.

Campo de velocidade, Superfícies permeáveis

Capítulo principal

Modelos importados