Descrição
Este exemplo é baseado no teste da Camada Limite Atmosférica (CLA) do documento do WTG Alemão: Ficha Técnica do Comitê 3 - Simulação Numérica de Fluxos de Vento, Capítulo 9.1 (veja as referências). É uma extensão do VE0309 - Teste da Camada Limite Atmosférica.
Neste caso, a condição de contorno de superfície áspera é utilizada na parede inferior e os resultados são comparados com a superfície lisa. No artigo a seguir, é mostrado o desenvolvimento de velocidade, energia cinética turbulenta e taxa de dissipação de turbulência para a Categoria de Terreno 0 definida na EN 1991-1-4. Utiliza-se uma turbulência verticalmente anisotrópica conforme o Capítulo 6.3.1 e o modelo de turbulência RANS k-ω SST.| Propriedades do Fluido | Viscosidade Cinética | ν | 1,500e-5 | m2/s |
| Densidade | ρ | 1,250 | kg/m3 | |
| Túnel de Vento | Comprimento | Dx | 800,000 | m |
| Largura | Dy | 80,000 | m | |
| Altura | Dz | 300,000 | m | |
| Parâmetros de Cálculo | Velocidade de Referência | uref | 20,000 | m/s |
| Altura de Referência | zref | 10,000 | m | |
| Constante de von Kármán | κ | 0,410 | ||
| Constante de Viscosidade Turbulenta | Cμ | 0,090 | ||
| Parâmetros de Rugosidade | Comprimento de Rugosidade Aerodinâmica de Superfície | z0 | 0,003 | m |
| Constante de Rugosidade | Cs | 0,500 |
Solução Analítica
Não há solução analítica disponível. O exemplo fornece uma visão geral do desenvolvimento do campo quantitativo escolhido em um túnel de vento vazio com superfície áspera na parede inferior.
O perfil de velocidade do vento é calculado a partir da seguinte equação:
onde u* é a velocidade de fricção, definida como:
O perfil de turbulência k é definido de acordo com a seguinte equação:
O perfil de turbulência ω é calculado de acordo com a seguinte equação:
Para o equivalente de superfície áspera, a altura de rugosidade de grão de areia deve ser calculada de acordo com a seguinte fórmula:
Configurações de Simulação RWIND
- Modelado no RWIND 3.03.0220
- Tipo de simulação de fluxo permanente
- Densidade da malha é de 28%: 2,482,465 células
- Número de camadas de contorno do túnel é 10
- A altura da primeira célula na parte inferior é 0,046 m
- y+ varia de 800 a 1000
- Modelo de turbulência RANS k-ω SST
- Condição de contorno de entrada - CLA v, k, ω; gradiente de pressão zero
- Fundo do túnel - condição de contorno de não-deslizamento com função de parede para restrição de parede na viscosidade turbulenta (rugosidade de grão de areia) - nutkRoughWallFunction em OpenFOAM
- Paredes do túnel e topo - condição de contorno de deslizamento
- Condição de contorno de saída - pressão zero; gradiente de velocidade zero
Resultados
A comparação do comportamento do fluxo de ar (desenvolvimento da velocidade, energia cinética turbulenta e taxa de dissipação de turbulência) com superfícies ásperas e lisas é mostrada no gráfico a seguir.
