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2024-07-11

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Superfícies permeáveis

No RWIND 3 Pro, é possível aplicar permeabilidade a uma superfície. Pode consultar uma breve teoria sobre a permeabilidade no Capítulo Permeabilidade. No RWIND 3 Pro, a permeabilidade é modelada utilizando uma condição de fronteira, uma queda de pressão prescrita sobre 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 Permeabilidade, é adicionado um termo de origem à direita das equações N-S no centro de gravidade das células, onde a permeabilidade deve ser resolvida. Como o RWIND 3 Pro apenas resolve superfícies permeáveis (isto é, elementos relativamente finos), até ao momento a permeabilidade é modelada utilizando uma condição de fronteira cíclica (porosoBafflePressure), determinando o gradiente de pressão nos elementos selecionados (patch). Para mais detalhes, consulte o guia OpenFOAM. Este é um modelo computacional simples e pode ser alcançado resultados interessantes em um curto tempo de cálculo. No entanto, tem as suas limitações, por exemplo, a utilização do modelo para uma queda de pressão elevada pode não levar à convergência e aos resultados.

Informação mais específica sobre o modelo de permeabilidade (porosoBafflePressure) pode ser encontrada no OpenFOAM-4.1 manual.

Permeabilidade e zonas

No RWIND 3 Pro, a permeabilidade é atribuída às zonas selecionadas como uma propriedade de material, ver a Figura abaixo.

Zonas e permeabilidade

Na caixa de diálogo "Editar zona", na secção "Material", clique em "Criar novo material ..." ou "Editar material ...". Aparece uma caixa de diálogo com {%>

Editar material, Permeabilidade

Aqui, os coeficientes de permeabilidade D, I e o comprimento da superfície permeável (espessura) L têm de ser definidos. Uma introdução sobre como derivar e obter estes coeficientes é descrita no Capítulo Permeabilidade. Também pode encontrar mais ideias e abordagens para derivar os coeficientes aqui: Calculadora Darcy-Forchheimer Uma forma de obter o coeficiente e modelar a permeabilidade é descrita no artigo da base de dados de conhecimento no site da Dlubal.

KB | Utilização da função de superfícies permeáveis no RWIND Pro

Após a configuração de todos os coeficientes e a atribuição de zonas às superfícies, o modelo com superfícies permeáveis está pronto para o cálculo.

Sugestão

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

Importante

O cálculo com a permeabilidade da superfície apenas pode ser realizado em modelos simplificados. A malha 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 má qualidade e os resultados podem ser incorretos. Aqui é importante destacar que o modelo simplificado com e sem superfícies permeáveis difere significativamente, ver , o modelo com superfícies permeáveis neste caso forma um modelo de volume aberto que depois leva a uma malha volumétrica maior do que o mesmo modelo sem as superfícies permeáveis.

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 atual modelo de permeabilidade (OpenFOAM, porosoBafflePressure) 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 utilizarmos superfícies permeáveis para todo o edifício (por exemplo, o modelo "Torre Eiffel" do gestor de projetos), o cálculo mais provável será instável, os resultados serão incorretos ou o cálculo não irá funcionar.

Campo de velocidade, Superfícies permeáveis

Capítulo principal

Modelos importados