Wykorzystanie symulacji numerycznej do wyznaczania parametrów przepływu powietrza

• Autorzy: Jabłoński M. , Klemm K.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.193

Warianty tytułu

EN

Application of nuemrical simulation for determining parameters of air flow

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono procedurę wyznaczania podstawowych parametrów wpływających na profil prędkości wiatru tj. współczynnika szorstkości i prędkości tarciowej w oparciu o dane uzyskane z analiz symulacyjnych. W celu uchwycenia wpływu zabudowy na zmianę parametrów kształtujących profil prędkości wiatru przeprowadzono symulację numeryczną w oparciu o turbulencyjny model realizable k - ɛ. Analizę przeprowadzono dla prostego przypadku obiektu w kształcie walca o wymiarach ɸ =10 m i h=10 m zlokalizowanego w terenie otwartym o szorstkości podłoża zo=0,02 m. Korzystając z uzyskanych danych określono średnie wielkości prędkości u i dyssypacji energii ɛ, na trzech analizowanych wysokościach (2, 12, 16 m), w odległości 0, 21, 42 i 63 m od wlotu. W pierwszym wariancie współczynnik szorstkości i prędkość tarciową wyznaczono korzystając z profilu logarytmicznego prędkości wiatru, przyjmując przemieszczenie płaszczyzny zerowej zd zgodnie ze wzorem zaproponowanym w pracy [1]. W drugim wariancie wielkości ux i zo określono przyjmując założenie, że wystąpił pomijalnie mały efekt turbulencji termicznej QH = 4,7 W/m2. Główną bazą rozważań były równania wynikające z podobieństwa Monina Obukhova i bezwymiarowej funkcji ɸ (e) ی. Wielkości uzyskane w ramach wariantu pierwszego są możliwe do zaakceptowania. Natomiast wyniki otrzymane w wariancie drugim w odległości do 40m od wlotu wielokrotnie przewyższają poziom realny.

EN

The paper presents the procedure of determining the basic parameters affecting the wind speed profile, i.e. roughness coefficient and friction velocity based on numerical simulation. In order to show the impact of development on changes in parameters influencing wind speed profile numerical simulation has been carried out based on realizable K-ɛ model. The analysis was conducted for the simple case of cylindrical object with dimensions ɸ=10 m and h=10 m located in the open area with the roughness coefficient zo=0,02m. Based on obtained numerical results the average values of wind speed and energy dissipation were determined at three heights (2, 12, 16 m) in a distance of 0, 21, 42 and 63 m from the inlet. In a first variant roughness coefficient and friction velocity were determined using the logarithmic wind speed profile, assuming zero plane displacement in accordance with [1]. In the second variant, the size of ux and zo was determined on the assumption that there was a negligible effect of thermal turbulence QH = 4,7W/m2. The consideration were based on equation resulting from Monin Obukhov similarity and dimensionless function ɸ (e) ی. Results obtained in the first variant are acceptable. In contrast, the results obtained in the second variant, at the distance of 40m from the inlet are several times higher than realistic level.

Słowa kluczowe

PL

współczynnik szorstkości; prędkość tarciowa; CFD

EN

roughness coefficient; friction velocity; CFD

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 3
• Strony: 123--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jabłoński M.

• Politechnika Łódzka, Katedra Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych, al. Politechniki 6, 90-924 Łódź; tel. [phone]

autor

Klemm K.

• Politechnika Łódzka, Zakład Gospodarki Przestrzennej i Geomatyki, al. Politechniki 6, 90-924 Łódź; tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Bottema M., Mestayer P.G.: Urban roughness mapping – validation techniques and some first results, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 74-76, 1998, pp.163-173.
• [2] Lewińska J.: Klimat miasta. Zasoby, zagrożenia, kształtowanie, IGPiK, Kraków 2000.
• [3] Launder B. E., Spalding D.B.: The numerical computation of turbulent flows, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3, 1974, pp.269-289.
• [4] Franke J., Hirsch C., Jensen A.G, Krus H.W., Schatzmann M., Westbury P.S., Miles S.D., Wisse J.A., Wright N.G, Recomendations on the use of CFD in predicting pedestrian wind environment, Final report, 2004.
• [5] Thiermann V., Grassl H.: The measurement of turbulent surface-layer fluxes by use of bichromatic scintillation, Boundary - Layer Meteorology, 58, 1992, pp. 367-389.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)