Simulació de les forces originades per l'acció del vent sobre una coberta corbada

Abstract

En aquest projecte es realitza un estudi comparatiu de les accions del corrent d’aire al voltant d’una coberta corbada i tancada per tots els seus costats mitjançant programes de càlcul numèric basats en la Dinàmica Computacional de Fluids (CFD). L’objectiu de l’estudi es veure com la variació de l’angle d’orientació del vent i la llargada de la coberta influencien el comportament fluidodinàmic i les pressions generades sobre la coberta. Per aquest motiu, l’estudi requereix un model tridimensional (3D). El projecte s’inicia amb un repàs dels conceptes fonamentals sobre fluxos entorn de cossos, la descripció de les tècniques bàsiques per al seu anàlisi i les accions que els caracteritzen, aprofundint en el fenomen de la turbulència. A continuació es fa un resum de les normatives sobre accions del vent sobre estructures que existeixen i es segueix amb la descripció de la metodologia CFD per al seu anàlisi i la utilització del programa de càlcul numèric ANSYS CFX que s’ha emprat en aquest projecte. A partir d’aquí, s’exposa la creació del domini i l’estudi per a obtenir el mallat òptim. Amb el model seleccionat es procedeix a presentar el conjunt de simulacions amb CFX. Es realitzen tres simulacions amb diferents llargades de la coberta, que corresponen a: coberta base, coberta estreta i coberta infinita. La primera correspon a la coberta amb les dimensions prefixades establertes en estudis previs. Per a fer una primera prova de l’efecte de la llargada, es fa una coberta més curta. Finalment, per a poder menystenir els efectes laterals de la coberta es fa un estudi simulant una llargada infinita. En cadascun dels casos es fan quatre simulacions amb diferent angle d’orientació d’incidència del vent. A partir dels resultats obtinguts de cadascuna de les simulacions es comparen els valors de les pressions en cada cas amb els establers en la normativa i es confirma que són molt propers, confirmant-se d’aquest manera la bondat del model numèric. Concretament, es comprova que els valors de la normativa són lleugerament superiors als simulats, la qual cosa és lògica pel fet que la normativa sempre és més restrictiva. Així doncs, s’obtenen conclusions sobre els efectes d’orientació i llargada pel cas base i el cas estret. En quant al cas de la coberta infinita, es fa una crítica del model emprat degut a l’aparició d’uns remolins laterals que no corresponen a la realitat i que estan provocats per una incorrecta definició del domini computacional.