Introdução
No campo da engenharia de vento, uma modelação e validação precisas são críticas para garantir a integridade estrutural e o desempenho aerodinâmico de várias estruturas, tais como antenas (Figura 1). Devido à sua natureza esbelta e muitas vezes flexível, as antenas são particularmente suscetíveis às forças induzidas pelo vento, tais como desprendimento de vórtices, galopes e choques. Se não forem considerados adequadamente na fase de dimensionamento, esses efeitos dinâmicos podem levar a vibrações estruturais significativas, fadiga de materiais e até mesmo rotura.
Para resolver estes desafios, é necessária uma validação rigorosa dos modelos computacionais para garantir que as previsões teóricas se alinham com o desempenho no mundo real. Um exemplo disso é a validação de simulações de carregamento de vento de antenas através de testes experimentais e análises dinâmicas de fluidos computacionais (CFD). Este processo permite aos engenheiros refinar os seus modelos, melhorar a precisão e aumentar a fiabilidade geral das estruturas de antenas em várias condições ambientais.
Em colaboração com a Universidade RWTH de Aachen, instituição de ensino superior em engenharia e ciências aplicadas, são realizados estudos práticos sobre estruturas de antenas expostas a cargas de vento. Através da combinação de abordagens teóricas com dados empíricos, o objetivo do projeto é reduzir a distância entre a simulação e a realidade, contribuindo para o desenvolvimento de projetos de antenas mais seguros e elásticos. Este estudo destaca a importância da validação na engenharia de vento, demonstrando como a colaboração académica pode resultar em técnicas de modelação mais precisas e um melhor desempenho estrutural em aplicações reais.
Descrição
No exemplo de validação atual, é analisado o coeficiente de força para a simulação CFD no RWIND e para o estudo experimental {%>
Solução analítica e resultados
A suposição necessária da simulação de vento é ilustrada conforme a seguinte tabela:
| Tabela 1: Relação dimensional e dados de entrada | |||
| Podstawowa prędkość wiatru | V | 10 | m/s |
| Dimensão do vento cruzado | B | 0,080 | m |
| Dimensão longitudinal | [BUG.DESCRIPTION] | 0,058 | m |
| Altura | href | 0,5 | m |
| Espaçamento inferior | Gap, França | 0,20 | m |
| Densidade do ar – RWIND | ρ | 1,25 | kg/m3 |
| direções do vento | θVento | 0o a 360o com incremento de 30o | 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 | I | 3 % | - |
Os coeficientes de força do vento para várias direções do vento (θ = 0o a 360o com incrementos de 30o ) foram determinados utilizando o RWIND, conforme ilustrado na Figura 3. Os resultados indicam um desvio de aproximadamente 8% em relação aos dados experimentais.
Além disso, o modelo da antena está disponível para download aqui:
