جریان باد پیرامون ساختمان‌های بلند، شبیه سای با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (ساختمان‌های بلند)

هدف از این مسأله،  شبیه سازی عددی جریان باد پیرامون ساختمان‌های بلند در یک دامنه محاسباتی مشخص با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

این ساختمان‌های بلند به عنوان موانعی در برابر جریان هوا محسوب می‌شوند. جریان اطراف موانع مسیر باد مانند جریان باد اطراف ساختمان‌ها، بال‌های هواپیما، پروانه‌های کشتی، دکل‌ها، سازه‌های بلند و … کاربردهای مهندسی زیادی دارد.

در مدل حاضر، جریان باد در اطراف سه ساختمان بلند در نظر گرفته می‌شود؛ به طوری که جریان هوا به صورت افقی با سرعت 5 متر بر ثانیه وارد آن شده و به ساختمان‌های بلند برخورد می‌کند. این پروژه به بررسی رفتار جریان هوا در اطراف ساختمان‌های بلند پس از برخورد با آنها و بررسی پدیده گردابه‌ای در پشت این ساختمان‌ها می‌پردازد.

مدل حاضر را به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس دیزاین مدلر (ANSYS Design Modeler) طراحی کردیم. مدل حاضر متشکل از یک دامنه محاسباتی گسترده در یک مکعب مستطیل با ابعاد 120 متر ⨯ 300 متر ⨯ 100 متر بوده و سه ساختمان بلند در این دامنه محاسباتی با ارتفاع 75 متر قرار گرفته است.

سپس مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) مش بندی کردیم. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 128893 سلول با شبکه بندی ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

این شبیه سازی از نظر زمانی به صورت ناپایا (unsteady) است و کل فرآیند شبیه سازی در یک ثانیه با اندازه گام زمانی 0.01 ثانیه انجام می‌شود. شبیه سازی حاضر از نظر زمان ناپایا است؛ زیرا هدف از این مسئله، بررسی اثر جریان باد بر سازه‌ها در طول زمان است.

نتایج

در پایان فرآیند حل، طبق کانتور (contour) مربوط به فشار، حداکثر فشار زمانی اتفاق می‌افتد که جریان باد با سطوح و اضلاع جلویی ساختمان‌های بلند برخورد کند.

همچنین، از کانتورهای سرعت مشاهده می‌شود که گردابه (vortex) در سطوح پشتی ساختمان‌ها رخ می‌دهد. انرژی جنبشی آشفتگی (turbulence kinetic energy)، خطوط کسیر جریان (pathline) و بردارها (vector) نیز استخراج و تحلیل می‌شوند. تمام کانتورها، خطوط مسیر و بردارهای سرعت در ثانیه پایانی فرآیند حل و پس از 1 ثانیه به دست می‌آیند.