اصلاح آیرودینامیکی برج‌های مرتفع با روش الحاقی به منظور کاهش نیروی ناشی از باد

در این تحقیق، یک تکنیک جدیدی ارائه شده که بر اساس آن می‌توان اجسام سه بعدی حجیم مثل برج‌های مرتفع ساخته شده را از جنبه آیرودینامیکی بهینه و اصلاح کرد و به این طریق بر عمر برج ها و آسایش ساکنان آن‌ها افزود. این تکنیک مدرن تلفیقی از حل عددی جریان سیال و روش الحاقی است و توانایی اصلاح قسمت‌های مختلف پیکره برج را دارد. در اولین گام، پارامترهای شکل، موقعیت قرارگیری ساختمان، زاویه حمله و شرایط جوی مختلف به عنوان پارامتر‌های اثرگذار بر آیرودینامیک برج‌ها مطالعه می‌شود و با استفاده از این روش، میزان حساسیت هر یک از این متغیرها بر نیروهای آیرودینامیکی بدست می‌آید؛ به طوری که نتایج حاصله حاکی از تاثیرگذاری 76% شکل سطح برج‎ها در مقابل دیگر پارامترها می‌باشد. در گام بعدی، با حل معادلات الحاقی گسسته در کل محدوده حل، میزان اثرگذاری جریان سیال بر بخش‌های مختلف ساختمان مشخص شده و با ایجاد تغییرات مطلوب در آن نواحی، اصلاحات آیرودینامیکی انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که این روش می‌تواند منجر به کاهش بارهای وارده بر پیکره برج به میزان 31% شود که این مقدار کاهش بسیار برای مهندسان و طراحان ساختمان‌های مرتفع جالب توجه خواهد بود. In this research, a new numerical approach which is capable of modifying the shape of three dimensional massive bodies like tall buildings respect to aerodynamic loads is presented; therefore, the aerodynamic forces are improved; consequently, the comfortability of the buildings is increased. This method is drawn into 2 parts; a numerical simulation of fluid flow and Adjoint method. As a result of it, some modifications are performed in the different parts of the building. In the primarily step, the building shape and its setting position are investigated in different flow conditions as effective parameters on the aerodynamic of buildings. Subsequently, the sensitivity level of each variable is studied on aerodynamic loads. The results illustrate that the building pattern has the highest impressments (76%) on the excited forces. In the next step, the amount of sensitivity of the fluid flow on the various areas of the tower is assessed by solving Adjoint equation in the whole fluid domain. As a result of that, some aerodynamic modifications are performed and it has been proved that the imposed loads on the tower have been declined around 31% whereas this amount of improvement is interested for designing of tall buildings.

اصلاح آیرودینامیک، روش الحاقی، اجسام سه بعدی، آنالیز حساسیت