Профиль ветра описывает набегающий ветер на входе в аэродинамическую трубу. Он представляет собой одно из свойств загружения типа анализа "Моделирование ветра" (см. рисунок "Тип анализа" загружения).
Создание профиля ветра
На вкладке "Моделирование ветра" нажмите кнопку
в области "Профиль ветра". Появится диалоговое окно "Новый профиль ветра".
Профили ветра управляются в категории Мастера нагрузок навигатора. Вы также можете использовать контекстное меню для определения нового профиля ветра.
Тип профиля ветра
Выберите Тип профиля ветра из списка. Это может быть "Заданный пользователем", где можно вручную определить свойства ветра, или "Согласно стандарту", где применяется нормирование, выбранное в "Базовых данных".
Профиль, заданный пользователем
Если выбран пользовательский тип профиля, можно вручную задать параметры профиля ветра. Введите "Высоту" z и назначьте "Скорость ветра" v в таблице "Входные значения". Под таблицей определяется плотность воздуха. Далее необходимо определить турбулентность набегающего ветра. Она учитывается, если на вкладке Общие диалогового окна "Параметры анализа моделирования ветра" установлена опция "Учитывать турбулентность".
По умолчанию в поле "I" под таблицей задана постоянная "Интенсивность турбулентности" 1%. Интенсивность турбулентности — это отношение среднеквадратичного значения пульсаций скорости турбулентности к средней скорости ветра. Идеализированный воздушный поток без каких-либо колебаний скорости или направления ветра имел бы значение интенсивности турбулентности 0%. Для случаев с высокой турбулентностью интенсивность турбулентности обычно составляет от 5% до 20% (см. CFD Online). По умолчанию интенсивность турбулентности установлена на 1%, чтобы охватить большинство случаев средней и низкой турбулентности.
Однако можно определить неравномерную интенсивность турбулентности или другие турбулентные величины. Это можно выбрать в комбинированном поле "Тип определения входной турбулентности".
По умолчанию используется "I и TuL". По умолчанию интенсивность турбулентности равномерна; однако, сняв флажок "I", можно определить профиль по высоте. Турбулентный масштаб длины TuL рассчитывается автоматически на основе размеров модели; однако его можно определить вручную под таблицей "Входные значения".
Альтернативный подход — использовать кинетическую энергию турбулентности k и скорость диссипации турбулентности ε ("k и ε") или кинетическую энергию турбулентности k и удельную скорость диссипации турбулентности ω ("k и ω"). Эти величины можно получить, рассчитав профили ветра, используя, например, подход атмосферного пограничного слоя, основанный на аэродинамической шероховатости поверхности (категория местности).
Профиль согласно стандарту
Ветровая нагрузка определяется по высоте здания в зависимости от параметров, специфичных для стандарта. Стандарты EN 1991‑1‑4 [1], ASCE/SEI 7‑16 [2] и NBC 2015 [3] доступны для выбора. Профиль ветра на изображении выше иллюстрирует параметры, связанные с EN 1991‑1‑4 [1]. При установке другого стандарта содержимое этого раздела корректируется в соответствии с предписаниями норм.
При активации текстового поля рядом с "Категорией местности" в ветви "Параметры" для выбора доступны различные категории. Они зависят от стандарта и Национального приложения, установленных в "Базовых данных" модели.
Для некоторых Национальных приложений скорость ветра также зависит от высоты местности над уровнем моря.
В результате всех параметров отображается "Базовая скорость ветра" vb,0. Профиль ветра рассчитывается на основе этого значения с учетом общей высоты модели. Согласно EN 1991‑1‑4 [1], 4.2, это значение является характеристической 10-минутной средней скоростью ветра, независимо от направления ветра и времени года, на высоте 10 м над землей в равнинной открытой местности с низкой растительностью (например, травой) и отдельными препятствиями, расстояние между которыми составляет не менее 20 высот препятствия. Вы можете просмотреть скорости ветра на каждой высоте в таблице (вторая вкладка, обозначенная "Табличные значения") или на графике справа. Вместо базовой скорости ветра можно "Учитывать среднюю скорость". Согласно EN 1991‑1‑4 [1], 4.3, средняя скорость ветра vm(z) на высоте z над местностью зависит от шероховатости местности и орографии. Она определяется в соответствии с EN 1991‑1‑4 [1], выражение (4.3). Это учитывает тот факт, что эффекты пикового скоростного напора, воздействующие на модель, рассматриваются с помощью специального моделирования в аэродинамической трубе, что позволяет применять более низкие средние скорости. При активации этой опции таблица и диаграмма обновляются.
Профили средних скоростей vm указаны, например, в Национальном приложении для Германии, Таблица NA.B.2 для четырех категорий местности.
"Плотность" воздуха зависит от высоты над уровнем моря, температуры, атмосферного давления и влажности. Она влияет на динамическое поведение жидкости.
