Descrição
No atual exemplo de validação, investigamos o valor do coeficiente da pressão do vento (Cp ) para o dimensionamento estrutural geral (Cp,10 ) e para o revestimento ou fachada (Cp,1 ) com base na EN 1991-1-4 cobertura plana {% φ#Refer [1]]] e Base de dados de túneis de vento japonesas . A configuração recomendada para uma cobertura plana tridimensional com beirais pontiagudos é descrita na próxima parte.
O fator-chave para a simulação CFD é encontrar as configurações mais compatíveis com as normas no que diz respeito aos dados de entrada, tais como modelos de turbulência, perfis de velocidade do vento, intensidades de turbulência, condições da camada limite, ordem de discretização etc. O ponto importante é que as normas não cobrem a informação necessária para simulações numéricas, como uma simulação CFD. No EF atual, apresentamos as configurações do RWIND mais compatíveis relativamente ao exemplo da cobertura de borda afiada EN 1991-1-4 e aos dados experimentais de Base de dados de túneis de vento japonesas .
Solução analítica e resultados
O modelo de beirado agudo fechado é assumido de acordo com a Figura 1, que tem quatro zonas (F, G, H, I). Os coeficientes de pressão externa (Cp,10 ) e (Cp,1 ) para coberturas planas são apresentados na Figura 7.6 e na Tabela 7.2 na EN 1991-1-4. As suposições importantes e os dados de entrada para o RWIND que são utilizados para a simulação numérica CFD também são apresentados na Tabela 1.
| Tabela 1: Relação dimensional e dados de entrada | |||
| Velocidade do vento de base | V | 22 | m/s |
| Categoria de terreno | 2 | - | - |
| Dimensão do vento cruzado | B | 16 | m |
| Dimensão longitudinal | [BUG.DESCRIPTION] | 16 | m |
| Altura média da cobertura | [SCHOOL.] | 4 | m |
| Cantoneira de cobertura | θCobertura | 0 | Graus |
| Densidade do ar – RWIND | ρ | 1,25 | kg/m3 |
| direções do vento | θVento | 0,15, 30, 45 | Graus |
| Modelo de turbulência – RWIND | RANS k-ω SST estável | - | - |
| Viscosidade cinemática (Equação 7.15, EN 1991-1-4) – RWIND | ν | 1,5*10-5 | m2/s |
| Ordem do esquema - RWIND | 2º | - | - |
| Valor residual – RWIND | 10-4 | - | - |
| Tipo de residual – RWIND | Pressão | - | - |
| Número mínimo de iterações - RWIND | 800 | - | - |
| Camada limite - RWIND | NL | 10 | - |
| Tipo de função de parede - RWIND | Melhorado/Combinado | - | - |
| Intensidade de turbulência ( melhor ajuste ) - RWIND | I | Terreno 2 | - |
O coeficiente de pressão do vento médio (Cp ) é calculado para todas as zonas considerando diferentes intensidades de turbulência. São consideradas quatro direções do vento (θ = 0, 15, 30, 45 graus) para calcular os valores correspondentes de (Cp, 10 ) e (Cp, 1 ) relacionados com o Eurocódigo. O contorno de Cp,10 é ilustrado na Figura 2, que é comparado entre dados experimentais do teste de túnel de vento de Japão e do RWIND 2. Os valores de Cp,10 e Cp,1 de dados experimentais, Eurocódigo e RWIND são comparados na Figura 3 e na Figura 4 para uma borda afiada. Os valores experimentais são obtidos manualmente através da observação do gráfico de contornos Cp na base de dados japonesa. Além disso, a velocidade do vento e o perfil de turbulência no RWIND são definidos com a fórmula do terreno dois da UE, que varia em altura. Na Figura 5 pode ser visto um Cp,1 positivo na cobertura em simulação transitória, o que não é possível ver em simulação estável. Na verdade, o efeito da carga de vento flutuante e do desprendimento de vórtices podem ser uma melhor combinação na simulação transitória. Para a realização das simulações de vento, é considerado o caso crítico através da direção do vento para as constantes e a intensidade de turbulência variável (com base no terreno 2). Os resultados mostram uma boa concordância para a maioria das áreas quando o perfil de turbulência está próximo dos valores da categoria 2. Existe uma região designada por (I) na qual os coeficientes de pressão do vento positivos e negativos devem ser considerados.
Conclusão
No atual exemplo de VE, investigamos a validação do valor médio de Cp para Cp,10 e Cp,1 em relação à cobertura com borda afiada, o qual foi apresentado com base na EN 1991-1-4 e no túnel de vento japonês comparação com o RWIND 2. Os resultados mostram que a configuração do RWIND recomendada está de acordo com a maioria das zonas no Eurocódigo. A intensidade de turbulência mais alta próxima do perfil de turbulência variante do Terreno 2 apresenta resultados mais precisos do que o perfil de turbulência baixa. É importante considerar o cenário de direção crítica do vento e a simulação transitória para obter o valor extremo da EN 1991-1-4. Os valores de desvio vêm principalmente dos fatores de segurança e da abordagem estatística, que apresenta uma abordagem conservadora que é utilizada na norma.
Além disso, o modelo da cobertura plana com as configurações recomendadas está disponível para download aqui:
