Пользовательская история
В следующем примере описываются эксперименты в аэродинамической трубе, проведенные Лабораторией исследований ветряного туннеля (EWTL) в Гамбургском университете, в качестве случая валидации в Части 9.4 WTG-Меркблатта M3. Мы будем использовать измеренные поля скоростей и данные шероховатости модели города Мишель (Случай BL3-3) для валидации численных CFD-симуляций в сложных городских структурах. Пример может относиться к Группе 2, согласно Рисунок 2.2 в WTG-Меркблатте-M3, на основе исследования среднего значения скорости ветра:
- G2: Абсолютные значения со средними требованиями к точности: Область применения может включать параметры или предварительные исследования, когда поздние исследования с более высокой точностью запланированы (например, исследование в аэродинамической трубе класса G3).
- R2: Одиночные: все значимые направления ветра с достаточной разрешающей способностью по направлениям.
- Z2: Статистические средние значения и стандартные отклонения: при условии, что они касаются стационарных процессов потока, для которых статистическая проверка колебаний с пиковым фактором достаточна.
- S1: Статические эффекты: Достаточны для представления структурной модели с необходимыми механическими деталями, но без свойств массы и демпфирования.
Описание
Исследование сосредоточено на идеализированной, но геометрически детализированной модели города, размещенной в потоке атмосферного пограничного слоя. Измерения в аэродинамической трубе проводились в установке WOTAN, имеющей тестовый участок длиной 18 м, шириной 4 м и высотой 2.75-3.25 м. Соответствующее поле шероховатости характеризовалось длиной шероховатости z0=1.53 м и показателем профиля α=0.27, представляющим "очень шероховатые" условия местности. Всего было записано 1838 точек измерения для нескольких конфигураций крыш. Временные горизонтальные компоненты скорости u и v, включая средние значения, вариации, корреляции и спектры, были получены с помощью 2D лазерного Доплеровского анемометра (LDA) на частоте 500-600 Гц. Точки измерения распределялись по вертикальным и горизонтальным профилям, в уличных каньонах и в определенных местах повторяемости. Набор данных города Мишель служит валидационным эталонным случаем (С5) согласно рекомендации VDI 3783 Части 9 [1]. Для валидации, в дополнение к количеству совпадений, применяется относительное отклонение D=0.25 и абсолютное отклонение W=0.08 для учета повторяемости и неопределенности измерений. Этот набор данных был проверен и принят несколькими учреждениями (например, KalWin [2]) для целей валидации CFD и сравнения моделей.
[1] VDI Рекомендация 3783 Часть 9: Метереология окружающей среды - Прогнозные микроскалые модели ветрового поля - Оценка для обтекания зданий и препятствий, 2017
[2] KalWin, “Валидация прогнозирования поля потока в реалистичной, но идеализированной городской среде с OpenFOAM”, Отчет KalWin Engineering GbR, 2022, http://www.kalwin-engineering.com/wp-content/uploads/2022/10/KalWin-Report-ValidationOkt2022.pdf