Épületek szélterhelésének becslése GPU alapú nagyörvény szimulációval numerikus szélcsatornában

Estimation of the wind load on buildings using GPU-based large eddy simulation in a numerical wind tunnel

  • Bálint PAPP
  • Gergely KRISTÓF
  • Christof GROMKE
Keywords: épület-aerodinamika, dinamikus szélterhelés, atmoszférikus határréteg, CFD, nagyörvény szimuláció (LES), szélcsatorna-mérés, terepi mérés, felületi nyomáseloszlás

Abstract

This study presents a methodology using a GPU-based CFD software for predicting dynamic wind loads on a cubical object. The surface pressure distribution of the numerical wind tunnel model was compared to experimental data obtained in an atmospheric boundary layer wind tunnel with a similar approach flow, as well as to field measurements. It was shown, that the numerical model is capable of producing matching turbulent spectra in an intermediate frequency range within the inertial subrange of the Kolmogorov spectrum.

Kivonat

Ez a tanulmány egy GPU alapú nagyörvény szimulációra épülő módszert mutat be az épületek dinamikus szélterhelésének meghatározására. A numerikus szélcsatorna modell által előállított atmoszférikus határrétegbe helyezett kocka felületi nyomáseloszlását hasonló körülmények között végzett szélcsatorna- ill. terepi mérések eredményeivel validáltuk. Megmutattuk, hogy a modell képes a mérésekkel megegyező turbulens spektrum előállítására a Kolmogorov-spektrum tehetetlenségi tartományán belül.

References

Gromke C., Ruck B. (2005). Die Simulation atmosphärischer Grenzschichten in Windkanälen. Proceedings 13th GALA Fachtagung Lasermethoden in der Strömungsmechanik, 51-1 - 51-8. German Association for Laser Anemometry.

Gromke, C. (2018). Wind tunnel model of the forest and its Reynolds number sensitivity. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 175, 53-64.

Költzsch, K., Ihlenfeld, H., Brechling, J. (1997). Einfluss des Modelierungsmassstabes bei der Ermittlung von Windlastannahmen in Grenzschichtwindkanälen, in: Baukonstruktionen unter Windeinwirkung, WTG-Berichte Nr. 5. Windtechnologische Gesellschaft, Aachen, p. 18.

Kristóf, G., Papp, B. (2018). Application of GPU-based Large Eddy Simulation in urban dispersion studies. Atmosphere, 9 (11), 442.

Richards, P. J., Hoxey, R. P. (2012). Pressures on a cubic building – Part 1: Full-scale results. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 102, 72-86.

Franke, J. (2009). Validation metrics of Reynolds stresses and turbulent kinetic energy for the MUST wind tunnel case of COST action 732. In Proceedings of the 5th European & African Conference on Wind Engineering (EACWE 5) (pp. 19-23).

Published
2020-04-16
How to Cite
[1]
PAPP, B., KRISTÓF, G. and GROMKE, C. 2020. Épületek szélterhelésének becslése GPU alapú nagyörvény szimulációval numerikus szélcsatornában. Nemzetközi Gépészeti Konferencia – OGÉT. 28, (Apr. 2020), 161-165.
Section
C. szekció - CAD/CAM/CAE és numerikus szimuláció