Bir grup bina arasındaki hava akımının nümerik olarak modellenmesi

Abstract

öz Bu çalışmada tek bina, iki paralel bina ve çoklu binalar etrafindaki rüzgar hareketi ve etkileri, hesaplı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemleri kullanılarak iki farklı grup türbülans modeli yardımıyla çözümlenmiştir, tik grupta zaman ortalaman Navier-Stokes denklemlerine dayalı Standart, RNG ve Realizable k-e türbülans modelleri, ikinci grupta ise yer ortalamalı Navier-Stokes denklemlerine dayalı RNG ve Smagorinsky-LiUy ağ-alt ölçekli modelleri kullanılarak, binalar etrafindaki zaman bağımlı türbülansh atmosferik sınır tabakası alamı incelenmiştir. En iyi performans gösteren türbülans modelini bulmak amacıyla öncelikli olarak tek bina etrafındaki rüzgar hareketi hem zaman hem de yer ortalamalı türbülans modelleri kullanılarak çözümlenmiş ve sonuçlar deneysel veri ile karşılaştırılmıştır. En iyi performansı gösteren model daha sonra iki ve çoklu bina konfigürasyonları için genişletilerek bina konfigürasyonları etrafındaki rüzgar hareketi; bina sayısı, bina yüksekliği, binalar arası mesafe, rüzgar yönü gibi parametreler de göz önüne alınarak bu türbülans modeli ile çözümlenmiştir. Yukarıda sözü edilen simülasyonlardaki tüm nümerik hesaplamalar Sonlu Hacim Yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda yer ortalamalı Navier-Stokes denklemlerine dayalı türbülans modellerinin temel olduğu hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) modeUerinin zaman ortalamalı Navier-Stokes denklemlerine dayalı k-e türbülans modellerine göre atmosferik sınır tabakası akımını çözümlemede daha iyi performans gösterdiği ortaya çıkmıştır. Anahtar kelimeler: Atmosferik sınır tabakası akımı, türbülans modelleri, BES türbülans modelleri, k-e türbülans modelleri, Sonlu Hacim Yöntemi

ABSTRACT In the present study attention is focused on applications of computational flow modeling for the evaluation of wind effects: around a single building, between two parallel buildings and around a group of buildings by using two groups of turbulence models. In the first group, enhanced time averaged Navier-Stokes equations based turbulence models namely RNG based k-e and Realizable k-e models are used as well as standard k-e turbulence model In the second group, two different large eddy simulation (LES) approaches namely Smagorinsky-Lilly and RNG based sub-grid scale models are used in order to predict the time dependent atmospheric flow field. The relative performance of turbulence models for a single building is assessed in a comparison with experimental data and the best suitable turbulence model is found. This model is further extended to analyze wind effects between two parallel buildings and multiple buildings in the light of various governing parameters such as building configuration, passage width and building height. All numerical simulations are carried out by using finite volume method (FVM). It is confirmed that current improved LES based CFD techniques is rather promising to study the effects of atmospheric boundary layer flow as compared with the k-e based turbulence models. Key words: Atmospheric boundary layer flow, turbulence modeling, LES approach, k-e turbulence models, finite volume method II