Factibilidad del uso de técnicas de simulación numérica en el análisis de la interacción entre el viento y edificios

Abstract

Este trabajo presenta la simulación numérica de grandes vórtices (LES) del flujo turbulento entorno a un edificio actualmente en construcción del complejo World Trade Center (Mo ntevideo). La simulación fue llevada a cabo utilizando como base el modelo numérico Caffa3d.MB desarrollado en el Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental (IMFIA). La primera parte de las simulaciones se hicieron con el objetivo de reproducir las condiciones de viento incidente sobre el complejo edilicio, esto es: una capa límite atmosférica, desarrollada en terreno “tipo mar”. Para ello se utilizó un método “precursor” con dominio periódico, donde la rugosidad del terreno fue incorporada al modelo mediante la adición de un término de arrastre proporcional al volumen ocupado por el elemento de rugosidad presente dentro de la celda. En la segunda parte se simula la capa límite en presencia de los edificios. Se utiliza una malla ortogonal estructurada y el método de condiciones de borde inmersas para fijar la geometría de los edificios. Finalmente se comparan los resultados con los obtenidos en el estudio hecho en el túnel de viento de la Facultad de Ingeniería sobre el mismo edificio, principalmente los referidos al campo de presiones sobre la fachada y las velocidades de viento a una altura de 2 m en escala de prototipo. Para el campo de velocidad se obtuvieron concordancias importantes, salvo en un punto ubicado sobre un fuerte gradiente de velocidad. Los campos de presión media y máxima resultaron correctos en la mayoría de las fachadas. Solo en una cara se obtuvieron discrepancias, atribuibles a la imposibilidad de la malla de resolver las estructuras de flujo que se forman sobre una de las aristas. El modelo tuvo dificultades para reproducir el campo de presiones mínima sobre las fachadas, esto también se puede atribuir a la dificultad que el modelo tiene (con la malla utilizada), en reproducir los vórtices de menor escala, que son los responsables de las presiones mínimas.En consecuencia se plantea realizar nuevas simulaciones refinando el paso de la malla, en todo el dominio y en el entorno del edificio de interés; además es necesario mejorar la estrategia de interpolación utilizada para fijar la geometría de las edificaciones usando el método de condiciones de borde inmersas.