Naslov
Računalno modeliranje homogenoga atmosferskog graničnog sloja uz primjenu dodatne masene sile
(Computational modeling of the body force-driven homogeneous atmospheric boundary layer)

Autori
Cindori, Mihael

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Zagreb

Datum
23.12

Godina
2021

Stranica
218

Mentor
Džijan, Ivo

Neposredni voditelj
Kozmar, Hrvoje

Ključne riječi
Aerodinamika okoliša ; Računalno vjetroinženjerstvo ; RANS modeliranje turbulencije ; Atmosferski granični sloj ; Dodatna masena sila ; Opterećenje zgrade uslijed strujanja jakog vjetra ; Brdoviti teren ; Neaktivna turbulencija ; Uzdignuta zgrada ; Udobnost pješaka uslijed strujanja jakog vjetra ; OpenFOAM®
(Environmental aerodynamics ; Computational wind engineering ; RANS turbulence modelling ; Atmospheric boundary layer ; Additional body force ; Wind loads on structures ; Hilly terrain ; Inactive turbulence ; Lift-up building ; Pedestrian wind comfort ; OpenFOAM®.)

Sažetak
U posljednjih se tridesetak godina u vjetroinženjerstvu sve više koriste metode računalne dinamike fluida za modeliranje kompleksnih pojava u atmosferskom strujanju. Stoga je u sklopu doktorskog istraživanja razvijen novi računalni model neutralno temperaturno stratificiranog, stacionarnog, homogenog i ravninskog atmosferskog graničnog sloja (inženjerskog atmosferskog graničnog sloja) u kojem je strujanje uzrokovano dodatnom masenom silom promjenjivom po visini. Dodatna masena sila, koja fizikalno predstavlja dodatnu silu gradijenta tlaka promjenjivu po visini, uvrštena je u jednadžbu količine gibanja, pri čemu joj je početna vrijednost određena derivacijom poznate raspodjele naprezanja. Kako bi se generirale raspodjele naprezanja u skladu s dostupnim atmosferskim ili eksperimentalnim podatcima, vrijednosti dodatne masene sile su tijekom računalne simulacije (koristeći tehniku domene preteče) korigirane primjenom korekcijske procedure ugrađene u računalni algoritam za modeliranje strujanja fluida otvorenog koda OpenFOAM®. Strujanje inženjerskog atmosferskog graničnog sloja modelirano je tehnikom domene sljednika i tehnikom domene preteče u praznoj dvodimenzionalnoj računalnoj domeni, koristeći pet različitih modela turbulencije temeljenih na rješavanju vremenski osrednjenih Navier-Stokesovih jednadžbi: standardni k-ε, RNG k-ε, realizable k-ε, Wilcoxov k-omega i Menterov k-omega SST. Generirani profili osrednjene brzine, kinetičke energije turbulencije i disipacije ili specifične disipacije kinetičke energije turbulencije potom su korišteni kao ulazni profili za računalno modeliranje opterećenja zgrada uslijed vjetra, strujanje u atmosferskom graničnom sloju iznad brda jednostavne geometrije i proračun brzine strujanja vjetra na visinama koje odgovaraju visinama pješaka u okolini uzdignute zgrade. Dobiveni rezultati pokazuju da je novim modelom moguće ostvariti karakteristike strujanja u skladu s atmosferskim i eksperimentalnim podatcima, prethodnim računalnim simulacijama, te već postojećim modelima atmosferskog graničnog sloja.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Geofizika, Strojarstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA