Evaluation of CFD URANS Turbulence Models for the Building under Environmental Wind Flow with Experimental Validation

سال انتشار: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 118

فایل این مقاله در 15 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-15-5_008

تاریخ نمایه سازی: 13 تیر 1401

چکیده مقاله:

Wind flow on and around buildings attains more importance among architectures, builders, urban planners, structural engineers, and wind engineers. Wind tunnel experiments and wind flow assessments of full-scale buildings are expensive and complex in varied terrain conditions. Hence, wind flows are extensively assessed using Computational Fluid Dynamics (CFD). By following the turbulence parameters, CFD turbulence models create the wind tunnel and atmospheric environments. No literature has till elucidated which CFD turbulence model is more suitable for predicting the terrain wind flow on and around high-rise buildings. The efficiency of the CFD models, their performance, and their accuracy must be validated with experimental results, which is indispensable before using the turbulence model in practice. Therefore, this investigation aims to validate the Unsteady Reynolds–Averaged Navier-Stokes (URANS) simulations for a setback tall building under open terrain wind conditions enclosed within the wind tunnel dimensions. The URANS simulation is accompanied with Standard k– ε, Realizable k-ε, RNG k-ε, Standard k–ω, k–ω SST and RSM. The k –ω SST and RSM turbulence models have reproduced the wind pressure coefficients observed from the wind tunnel. However, all turbulence models failed to produce the same velocity profiles at downstream recirculation, as they vary with sampling time. The transient feature, RMS (Root Mean Square), is better reproduced by RSM and k–ω SST models, while the most unsteady features like across wind spectra and eddies were captured by Realizable, RSM and SST using iso-surface. k–ω SST and RSM models predict similar results with the experiment. Where less computational time was required for the  SST, it is promising that this model provides both mean pressure and unsteady feature, encouraging more accurate simulation around the buildings.

نویسندگان

K. B. Rajasekarababu

School of Mechanical Engineering, (Aerodynamics laboratory), VIT-University Chennai -۶۰۰۱۲۷, India

G. Vinayagamurthy

School of Mechanical Engineering, (Aerodynamics laboratory), VIT-University Chennai -۶۰۰۱۲۷, India

S. Selvi Rajan

CSIR-SERC (Wind engineering laboratory)/ NeXHS, Chennai-۶۰۰۱۱۳, India

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Bazdidi-Tehrani, F., A. Mohammadi-Ahmar, M. Kiamansouri and M. Jadidi (۲۰۱۵). ...
  • Blocken, B. (۲۰۱۸). LES over RANS in building simulation for ...
  • Blocken, B., W. D. Janssen and T. van Hooff (۲۰۱۲). ...
  • Blocken, B., T. Stathopoulos and J. Carmeliet (۲۰۰۷). CFD simulation ...
  • Blocken, B., T. Stathopoulos, J. Carmeliet and J. L. Hensen ...
  • Cebeci, T. and P. Bradshaw (۱۹۷۷). Momentum transfer in boundary ...
  • Daniels, S. J., I. P. Castro and Z. T. Xie ...
  • Franke, J., A. Hellsten, K. H. Schlünzen and B. Carissimo ...
  • Fluent, A. N. S. Y. S. (۲۰۱۷). ۱۸.۰ ANSYS Fluent ...
  • Hanjalić, K. and S. Kenjereš (۲۰۰۸). Some developments in turbulence ...
  • Hassan, S., M. Molla, P. Nag, N. Akter and A. ...
  • Huang, S., Q. S. Li and S. Xu (۲۰۰۷). Numerical ...
  • Hussain, A. K. M. F. and W. C. Reynolds (۱۹۷۰). ...
  • Iqbal, Q. M. Z. and A. L. S. Chan (۲۰۱۶). ...
  • Joubert, E. C., T. M. Harms and G. Venter (۲۰۱۵). ...
  • Launder, B. E. and D. B. Spalding (۱۹۷۴). The Numerical ...
  • Li, T., D. Qin and J. Zhang (۲۰۱۹). Effect of ...
  • Mochida, A. and I. Y. Lun (۲۰۰۸). Prediction of wind ...
  • Mochida, A., Y. O. S. H. I. H. I. D. ...
  • Paul, R. and S. K. Dalui (۲۰۱۶). Wind effects on ...
  • Rahmatmand, A., M. Yaghoubi, E. G. Rad, M. M. Tavakol ...
  • Rajasekarababu, K. B. and G. Vinayagamurthy (۲۰۱۹). Experimental and computational ...
  • Rajasekarababu, K. B. and G. Vinayagamurthy (۲۰۲۰). CFD validation of ...
  • Ramponi, R. and B. Blocken (۲۰۱۲). CFD simulation of cross-ventilation ...
  • Tanaka, H., Y. Tamura, K. Ohtake, M. Nakai, Y. C. ...
  • Tominaga, Y. (۲۰۱۵). Flow around a high-rise building using steady ...
  • Tominaga, Y. and T. Stathopoulos (۲۰۱۳). CFD simulation of near-field ...
  • Tominaga, Y., A. Mochida, R. Yoshie, H. Kataoka, T. Nozu, ...
  • Toparlar, Y., B. Blocken, P. V. Vos, G. J. F. ...
  • Vatin, N., S. Isaev, S. Guvernyik, V. Gagarin, B. Basok ...
  • Wintergerste, T., M. Casey and A. G. Hutton (۲۰۰۲). The ...
  • Yagmur, S., S. Dogan, M. H. Aksoy and I. Goktepeli ...
  • Yuan, W., Z. Wang, H. Chen and K. Fan (۲۰۱۷). ...
  • Zhang, D. (۲۰۱۷). Comparison of various turbulence models for unsteady ...
  • Zhang, Y., W. G. Habashi and R. A. Khurram (۲۰۱۵). ...
  • نمایش کامل مراجع