Aplicação de CFD para o cálculo de coeficientes de pressão externos nas aberturas de um edifício

Ano: 2011 | Volume: 11 | Número: 1

Autores: Daniel Cóstola, Márcia Peinado Alucci

Palavras-chave: coeficiente de pressão, modelo de rede, cfd, cfx, habitação de interesse social

Resumo Português:

Coeficientes de pressão (Cp) são um importante parâmetro no estudo da ventilação pela ação dos ventos em edifícios. Este artigo tem por objetivo avaliar a viabilidade no uso de dinâmica dos fluidos computacional (CFD – Computational Fluid Dynamics) para a obtenção de Cp, assim como avaliar a importância de alguns dos aspectos da configuração das simulações nos resultados obtidos. Os seguintes aspectos foram analisados: densidade da malha adotada, sensibilidade ao perfil de vento, e sensibilidade à rugosidade no piso do domínio. São ainda discutidos os valores de y+, assim como a relação entre valores de Cp médio presentes na literatura e valores de Cp local obtidos nas simulações. Adotou-se nas simulações um edifício isolado de 5 pavimentos, tipicamente utilizado em habitação de interesse social no Brasil. O artigo conclui que o uso de CFD para definição de Cp é viável e constitui uma importante alternativa aos túneis de vento. Porém, diferentes configurações da simulação levam a desvios consideráveis, tanto em termos absolutos (até ± 0,5) quanto em termos relativos (até 50%). O teste de independência da malha se mostrou fundamental, assim como a definição do perfil de vento. Futuros trabalhos devem se concentrar na validação das simulações.

Resumo Inglês:

Pressure coefficients (Cp) are a key parameter in the study of wind-driven natural ventilation in buildings. This paper reports the results of a research study aimed at evaluating the feasility of using CFD (Computational Fluid Dynamics) to obtain Cp data and also evaluating the importance of some of the aspects of the simulation setup in the results obtained. The following aspects are addressed: mesh independence, sensitivity to the wind profile and to the roughness of the domain floor. Values of y+ are discussed, and surface-averaged Cp values from the literature are compared to local Cp calculated by CFD. The building used in the simulations is a 5 storey, isolated building, typically adopted in social housing projects in Brazil. This paper concludes that CFD simulations are feasible and constitute an important alternative to obtain Cp values when compared to wind tunnel experiments. However, differences in the simulation setup may lead to significant deviations in the results, both in absolute values (up to ± 0.5) and in relative values (up to 50%). The mesh independence test has proven to be fundamental for a reliable simulation. The same applies for the inlet wind profile definition. Future work should focus on the validation of simulations.