说明
此验证案例基于德国WTG文件：第3委员会资料页 - 风流的数值模拟，第9.2章（见参考文献），将风压系数的计算流体动力学（CFD）计算结果与东京工艺大学（TPU）空气动力学数据库（见参考文献）中的实验数据进行了比较。分析重点是一个高层建筑模型（比例2:1:5）。TPU的大气边界层风洞数据——通过同行评审研究进行了严格验证，并可通过其风工程门户网站公开获取——为评估湍流模型的准确性和网格敏感性的影响提供了基准指标。
虽然验证示例 VE0311 | 风洞试验与CDF模拟对高层建筑风荷载的比较 采用了标准的 nutkWallFunction，但本示例评估了 USpaldingWallFunction 的性能，该函数在整个边界层内提供了连续的速度分布。关键的比较参数包括在关键建筑区域（迎风面、侧面、背风分离区）使用两种壁面函数获得的平均压力系数值，并与实验数据进行对比。
| 流体特性 | 运动粘度 | ν | 1.500e-5 | m2/s |
| 密度 | ρ | 1.250 | kg/m3 | |
| 风洞 | 长度 | Dx | 2720.000 | m |
| 宽度 | Dy | 900.000 | m | |
| 高度 | Dz | 720.000 | m | |
| 建筑 | 宽度 | B | 80.000 | m |
| 进深 | D | 40.000 | m | |
| 高度 | H | 200.000 | m | |
| 计算参数 | 参考风速 | uref | 22.000 | m/s |
| 参考高度 | zref | 10.000 | m | |
| 冯·卡门常数 | κ | 0.410 | ||
| 湍流粘度常数 | Cμ | 0.090 | ||
| 空气动力学地表粗糙长度 | z0 | 1.000 | m |
解析解
没有解析解。此示例提供了 RWIND CFD 仿真结果与实验数据（TPU 空气动力学数据库）的比较。
风速剖面根据以下公式由幂律计算得出：
其中，剖面指数 α 定义为
湍流强度取自 TPU 空气动力学数据库，根据以下 α=0.25 的关系图。
RWIND 仿真设置
- 在 RWIND 3.07 中建模
- 瞬态流仿真类型
- 网格密度为 20%，并进行细化：单元格数 5,698,702
- Spalart-Allmaras DDES 模型
- 壁面函数：USpaldingWallFunction（结果与 VE 000311 中的 nutkWallFunction 进行了比较）
- 入口边界条件 - 风速剖面和湍流强度剖面
- 风洞底面 - 无滑移边界条件
- 风洞壁面和顶面 - 滑移边界条件
- 出口边界条件 - 零压力；零速度梯度
- 执行逐步计算，其中包含将由用户定义的所应用壁面函数直接输入源文件。所用模型与验证示例 0311 中的模型相同。
结果
对在 RWIND 仿真中使用 nutkWallFunction 和 USpaldingWallFunction 获得的建筑迎风面、背风面、右侧和左侧表面的平均风压系数进行了图形化比较。这些仿真值与 TPU 空气动力学数据库中测试点实测的平均时程数据进行了评估。总体而言，两种方法得到的计算数据并未观察到显著偏差，这说明了在不同建筑区域，压力分布对所选择壁面函数处理方式的敏感性及稳定性。
注： 图中所示的实验数据是根据从 TPU 网站获取的数据文件绘制的。但是，TPU 网站上显示的图表仅在迎风面的情况下与数据文件相匹配。
