OBTENÇÃO DE COEFICIENTES AERODINÂMICOS ATRAVÉS DE MECÂNICA COMPUTACIONAL DE FLUIDOS PARA DETERMINAÇÃO DE AÇÕES EM EDIFICAÇÕES DEVIDAS AO VENTO

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1 OBTENÇÃO DE COEFICIENTES AERODINÂMICOS ATRAVÉS DE MECÂNICA COMPUTACIONAL DE FLUIDOS PARA DETERMINAÇÃO DE AÇÕES EM EDIFICAÇÕES DEVIDAS AO VENTO Anderson Guerra, Eng. Civil, MEDABIL Zacarias M. Chamberlain Pravia, D.Sc. Eng., PPGEng Universidade de Passo Fundo

2 O objetivo é reproduzir objetos testados em túnel de vento encontrados na bibliografia, e através de analise numérica computacional da mecânica de Fluidos, obter os parâmetros aerodinâmicos comparando-os com os dados ensaiados em túnel de vento.

3 Modelos O primeiro modelo a ser simulado é um telhado a quatro aguas Dimensões e Proporções dos Modelos com platibanda Dimensões e Proporções dos Modelos com Beiral Modelos a x b x h (mm) θ lb/h h/b Parede Alta (PA) 320 x 160 x 180 [2 x 1 x 1,125] 15 2/30 9/8 Modelos a x b x h (mm) θ lb (mm) lb/h h/b Parede Alta 320 x 160 x 180 [2 x 1 x 1,125] ,05 0,10 0,20 9/8

4 Modelos O segundo modelo trata-se de uma edificação cuja geratriz é um arco pleno com 53m de vão, 26,5m de flecha, e comprimento de 105m.

5 Métodos O escoamento será turbulento; Serão analisados 7 direções do vento; Para a análise numérica de CFD (Computacional Fluid Dynamic), foi escolhido sistema Fluid Flow CFX do ANSYS 12.1; Velocidades são obtidas do princípio de conservação de energia e a pressão é obtida do princípio de conservação de massa; Fluido Incompreensível; Fluido isotérmico; Densidade de 1,185kg/m3; Viscosidade de 1,83e-005kg/m.s

6 Métodos A edificação está inserida em um volume de controle onde a discretização do mesmo é feita pelo ANSYS através de malhas cujo tamanho é definido de acordo com a precisão requerida para os resultados.

7 Métodos Para os elementos de malha foi utilizado o ANSYS ICEM CFD usando o CFX-Mesh Method que é composto basicamente por malha Tetraédrica; A turbulência foi simulada através do RNG k-epsilon, que utiliza o modelo de turbulência k-ε padrão onde a viscosidade turbulenta assume que os tensores de Reynolds são proporcionais aos gradientes de velocidade média com a constante de proporcionalidade sendo caracterizada pela viscosidade turbulenta.

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18 Análise dos Resultados Modelo 1 a) O exame dos Gráficos apresentados mostra que os valores mais próximos entre a Analise Numérica Computacional e os valores de Blessmann (2004) acontecem nos quadrantes 1 e 3 para incidência de vento 0, 15 e 30 graus e nos quadrantes 1 e 2 para ventos com incidência nos ângulos 60, 75 e 90 graus. b) Constatou-se também valores divergentes os de Blessmann (2004) nos quadrantes 2 e 4 para as coberturas com platibanda lb/h = 0 e 0,20 de altura. c) O valor de Ce máximo foi de 1,34 e aconteceu para cobertura com beiral nos quadrantes 1 e 2, zona 1 e incidência de vento 90 graus. Valores próximos a 1,34 aconteceram para o modelo com platibanda de lb/h = 0,05 e 0,10 no quadrante 1, zona 1 e incidências de 60 e 75 graus. d) Conforme Blessmann (2004) já tinha constatado os valores absolutos maiores que 1 de Cpe aparecem nos quadrantes 1 e 2 sendo que nos quadrantes 3 e 4 os valores de Ce situaram-se abaixo deste valor. e) Para o uso de platibanda assim como Blessmann (2004) notou-se que a sua influência em diversas situações aumentam os valores das sucções, tanto para valores médios Ce como os valores locais de Cpe.

19 Análise dos Resultados Modelo 2 a) Os valores obtidos através da NBR6123 para coberturas circulares são semelhantes com aqueles do procedimento de analise numérico, tendo divergências somente nos coeficientes de pressão de borda (Cpe médio). b) Para o Vento com incidência de 0 graus o valor máximo de coeficientes de pressão obtido através da análise numérica computacional foi de -1,16 enquanto a norma nos traz -1,8 como máximo de borda. c) Já para o Vento com incidência de 90 graus o valor de coeficiente de pressão de borda foi obtido +1,003 através da análise numérica e +0,3 com o procedimento da NBR6123, mostrando que a norma pode estar subestimando as pressões de borda em alguns casos.

20 Conclusão Em analise numérica computacional e, especificamente falando em engenharia do vento com mecânica de fluidos computacional, a confiabilidade dos resultados é um fator discutível. A limitação do métodos numéricos e a correta forma de analise influenciam na confiabilidade dos resultados. Os resultados, em grande maioria, dos modelos analisados neste trabalho, através da dinâmica dos fluidos computacional ou analise numérica computacional, apresentaram valores aproximados na maioria dos casos quanto os encontrados em túnel de vento. É importante ressaltar que os valores das análises não são idênticos aos de túnel de vento, porem Ferziger (1990) comenta que erros de mais de 25% podem ser aceitáveis na Engenharia de Ventos, então estas variações podem ser consideradas adequadas.

21 Obrigado!