Descrição
No exemplo de validação atual, investiga-se o coeficiente de pressão do vento (Cp) tanto para o cálculo estrutural principal como para o dimensionamento estrutural secundário, como sistemas de revestimento ou fachada, com base na norma de carga de vento do Canadá (NBC 2020) {%>Base de dados de túneis de vento japonesas para edifício baixo com inclinação de 45 graus. A configuração recomendada para um edifício tridimensional baixo com uma inclinação de 45 graus é descrita na próxima parte.
O fator-chave para a simulação CFD é encontrar as configurações mais compatíveis com os padrões de carga de vento no que diz respeito a 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 VE atual, apresentamos as configurações do RWIND mais compatíveis relativamente ao exemplo de edifício baixo segundo a NBC 2020 com uma inclinação de 45 graus e 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 oito zonas (1,1E,2,2E,3,3E,4,4E). Os coeficientes externos da pressão do vento de áreas globais e locais para edifícios baixos com inclinações de 45 graus são apresentados nas Figuras 4.1.7.6.-A e Tabela 4.1.7.6. na NBC 2020. 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 | |||
| Podstawowa prędkość wiatru | 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 | href | 12 | m |
| Cantoneira de cobertura | θCobertura | 45 | Graus |
| Densidade do ar – RWIND | ρ | 1,25 | kg/m3 |
| direções do vento | θVento | 0, 22.5, 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 | - |
Os coeficientes globais e locais da pressão do vento são calculados para todas as zonas considerando a velocidade do vento e as intensidades de turbulência com base nas categorias de dois terrenos. Além disso, são consideradas quatro direções de vento (θ = 0, 22,5, 30, 45 graus) para calcular os valores correspondentes do valor globalCp em relação à NBC 2020 e Base de dados de túneis de vento japonesas . O perfil de velocidade do vento e o contorno global Cp para o estudo experimental e numérico com o RWIND são ilustrados na Figura 2, Figura 4 e Figura 4, respetivamente, nas quais os valores de Cp global e local para barras estruturais principais e secundárias são comparados com dados experimentais. do teste de túnel de vento de Japão e do RWIND 2. Além disso, o diagrama de Cp, ave e Cp, locais da simulação experimental, NBC 2020 e RWIND são comparados nas Figuras 5 e 6 em relação a oito zonas para edifícios baixos edifício com uma inclinação de 45 graus.
Os valores experimentais são obtidos manualmente através da observação de Cp,ave, e imagens de contorno RMS no Base de dados de túneis de vento japonesas . Além disso, o perfil de velocidade e turbulência do vento no RWIND é definido com a categoria de terreno dois, que é variável em altura e também melhor corresponde às referências. É importante notar que os resultados da simulação do estado estacionário utilizando RANS k-ω SST, a qual é considerada no atual exemplo de validação, mostra uma boa concordância, especialmente com o estudo experimental. Os casos críticos são considerados diferentes direções do vento para intensidade de turbulência variável em altura (com base no terreno 2). O desvio do valor Cp positivo é maior para a simulação numérica e experimental em comparação com a NBC 2020, o que pode ser interpretado como uma abordagem muito conservadora para as regiões positivas.
Conclusão
No exemplo de validação atual, investigamos o coeficiente de pressão do vento (Cp) obtido do RWIND para o dimensionamento estrutural principal e secundário, como sistemas de revestimento ou fachada, com base na norma de carga de vento do Canadá (NBC 2020) {%>Base de dados de túneis de vento japonesas para edifício baixo com inclinação de 45 graus. 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. É importante considerar o cenário de direção crítica do vento e a simulação transitória para obter o valor extremo da NBC 2020. Os valores de desvio vêm principalmente dos fatores de segurança e da abordagem estatística, que apresenta uma abordagem mais conservadora, especialmente para regiões Cp positivas, comparativamente a outras normas como a ASCE 7-22.
Além disso, o modelo da cobertura plana com as configurações recomendadas está disponível para download aqui:
