D3. Шероховатость

В CFD-симуляциях потоков вокруг зданий необходимо учитывать два разных типа пограничных слоев.

• Атмосферный пограничный слой в качестве условия притока.
• Локальные пограничные слои на твёрдых поверхностях, часто моделируемые с помощью функций стены.

Если поток не решается непосредственно на поверхности конструкции, применяются законы стены, которые выдвигают специфические требования к дискретизации поверхности. Применение законов стены в областях отрыва следует тщательно анализировать. Хотя оба типа пограничных слоев основаны на универсальном логарифмическом законе стены, они используют разные параметры для описания шероховатости поверхности:

• Атмосферный пограничный слой использует неявную длину неровности z₀.
• Функции стены обычно используют явную эквивалентную шероховатость песчаных зерен k_s.

Эти параметры шероховатости происходят из разных перспектив и имеют различные величины (k_s: от 0.9 до 60 м; z₀: от 0.01 до 1 м). Прямая эквивалентность, следовательно, недопустима. Для применения шероховатости рельефа в функциях стены необходимо преобразование z₀ в k_s. В зависимости от реализации используется приближение: k_s≈20⋅z₀ до 30⋅z₀ (согласно Шлихтингу и Блокену). Это различие имеет решающее значение для корректного моделирования пограничных слоев в CFD-симуляциях потоков вокруг зданий.