Lilleaker - Plan- og bygningsetaten
Lilleaker - Plan- og bygningsetaten
Lilleaker - Plan- og bygningsetaten
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
VEDLEGG A - BAKGRUNN CFD SIMULERINGER<br />
n:\500\5000495\cfd\visma cfd.doc<br />
RAPPORT<br />
Oppdragsnr.: 5000495<br />
Side: 20 av 24<br />
CFD (fra engelsk: Computational Fluid Dynamics) angir 3-dimensjonale strømningsberegninger <strong>og</strong> kan i<br />
prinsippet anses som vindtunnel, eller fullskalaforsøk, utført på datamaskin. Muligheten for å beskrive <strong>og</strong><br />
hente ut detaljerte verdier for hastigheter, trykk, temperaturer, konsentrasjoner m.m. er imidlertid vesentlig<br />
større enn ved eksperimentelle forsøk. En annen fordel med simuleringer er at endringer kan undersøkes<br />
raskt, til en lavere kostnad <strong>og</strong> uten eventuelle uønskede konsekvenser (byggestans, materielle ødeleggelser<br />
etc.).<br />
Ved bruk av CFD løses de grunnleggende fysiske likningene direkte ved en matematisk metode som kalles<br />
'numerisk iterasjon'. Løsningsprosedyren er svært beregningskrevende <strong>og</strong> tar typisk fra noen timer til noen<br />
døgn på en kraftig PC avhengig av kompleksiteten i problemstillingen.<br />
Ved beregninger av vindforhold ved nøytral atmosfærisk sjiktning, slik det er gjort i dette prosjektet, løses to<br />
likningssett samtidig. Dette er likningene for hhv. luftbevegelse <strong>og</strong> turbulens.<br />
Luftbevegelsene beregnes ved å løse Navier-Stokes' likningssett, som er den generelle matematiske<br />
beskrivelsen av hvordan en strømning oppfører seg. Likningene beskriver i prinsippet <strong>og</strong>så turbulente<br />
variasjoner i strømningen, men for de fleste praktiske formål er det per i dag ikke hensiktsmessig å beregne<br />
turbulens direkte. Turbulens tas derfor istedenfor hensyn til ved å benytte en såkalt turbulensmodell. I disse<br />
simuleringene er en k-epsilon tolikningsmodell benyttet. Uttrykket tolikningsmodell betyr at to ekstra<br />
likninger for turbulens løses. Disse likningene beskriver hhv. turbulent kinetisk energi <strong>og</strong> dissipasjon av<br />
turbulensenergien (tilsvarer egentlig én turbulent hastighetsskala <strong>og</strong> én lengdeskala).<br />
Selve CFD-beregningen utføres ved at det konstrueres en 3D datamodell av den aktuelle geometrien <strong>og</strong> et<br />
representativt område omkring det en studerer. Modellen deles så gjennom det en kaller "gridgenerering" inn<br />
i et stort antall beregningsceller. Antallet beregningsceller vil i praktiske simuleringer i dag typisk være<br />
mellom 10.000 <strong>og</strong> 1 million. For VISMA-bygget lå modellene på ca. 200.000 beregningsceller.<br />
Likningene løses ved at datamaskinen balanserer alle likningene simultant i alle beregningscellene, er ferdige<br />
i det slik balanse er oppnådd. Resultatene kan deretter presenteres kvantitativt <strong>og</strong> visuelt i form av<br />
tallverdier, grafer, konturplot, isoflater, animasjoner m.m.<br />
Resultater fra CFD-beregninger er avhengig av både kunnskap <strong>og</strong> erfaring. Norconsult har arbeidet med<br />
CFD siden 1988 <strong>og</strong> benytter per i dag ANSYS CFX, med de følgende verktøyene<br />
3D-modellering: ANSYS DesignModeller<br />
Gridgenerering: ICEM CFD eller CFX-mesh<br />
CFD-simulering: CFX (Pre, Solver <strong>og</strong> Post)<br />
Disse pr<strong>og</strong>rammene er blant de absolutt beste som er tilgjengelige, <strong>og</strong> gjennomgår med sitt store antall<br />
brukere verden rundt, en detaljert <strong>og</strong> kontinuerlig kvalitetskontroll. Mer informasjon om pr<strong>og</strong>ramvaren kan<br />
finnes på nettsidene http://www.ansys.com/. Mer informasjon om CFD i Norconsult finnes på<br />
http://cfd.norconsult.no/.
Change language