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Características Fundamentales de la Carga del Viento en Techos Sin Vigas

Autores: Ding, Wei; Uematsu, Yasushi; Wen, Lizhi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Características Fundamentales de la Carga del Viento en Techos Sin Vigas


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía eólica

Palabras clave

Carga de viento
Techos abovedados
Experimento en túnel de viento
Dinámica de fluidos computacional
Simulación de grandes remolinos
Presiones del viento.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El presente documento investiga las características fundamentales de la carga del viento en techos libres abovedados (cilíndricos) basándose en un experimento de túnel de viento y un análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) utilizando Simulación de Grandes Remolinos (LES). En el experimento del túnel de viento, se midieron las presiones del viento en muchos puntos, tanto en las superficies superior como inferior de los modelos de techos rígidos, en una capa límite turbulenta. Los modelos del túnel de viento, incluyendo el sistema de tuberías instalado en el techo y las columnas, fueron fabricados utilizando una impresora 3D, lo que permitió que el grosor del techo fuera tan pequeño como 2 mm, mientras que el tramo era de 150 mm y la longitud variaba de 150 a 450 mm. La relación de elevación a tramo / variaba de 0.1 a 0.4. Se instalaron tomas de presión a lo largo del arco central y un arco cerca del borde del techo (verge) de un modelo instrumentado con una relación de longitud a tramo de / = 1. El valor de / de los modelos probados se cambió de 1 a 3 utilizando uno o dos modelos ficticios, que tenían la misma configuración que el modelo instrumentado pero sin tomas de presión. La dirección del viento se cambió de 0 grados (perpendicular a los aleros) a +/-90 grados (paralela a los aleros). La simulación CFD se llevó a cabo solo para casos limitados, es decir, / = 0.1 y 0.4 y = 0 grados y 45 grados, considerando el tiempo computacional. Se investigaron los efectos de /, / y en las presiones del viento medias (promediadas en el tiempo) y fluctuantes que actúan sobre los techos. En particular, se discutió el mecanismo de flujo que genera grandes fuerzas del viento en el techo. Se proporcionó una fórmula empírica para la distribución de los coeficientes de fuerza del viento medio a lo largo del arco central (Línea C) a = 0 grados y 30 grados y a lo largo del arco del borde (Línea E) a = 40 grados para cada relación de /. Cabe señalar que estas direcciones del viento proporcionaron los coeficientes de fuerza del viento medio máximos y mínimos dentro de todas las direcciones del viento para las Líneas C y E. Además, se presentaron los coeficientes de fuerza del viento pico máximos y mínimos en los dos arcos. Se investigó el efecto de la intensidad de turbulencia del flujo de aproximación sobre los coeficientes de fuerza del viento pico máximos y mínimos. Los resultados experimentales se compararon con los estimados utilizando un enfoque de factor pico, que mostró una buena concordancia entre ellos. Los datos presentados aquí pueden ser utilizados para guiar el diseño de los principales sistemas de resistencia a la fuerza del viento y el revestimiento/componentes de techos libres abovedados.

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