Urban wind at the Gløshaugen campus
Abstract
En modell av Gløshaugen campus skalert 1: 320 ble opprettet for å evaluere vindforholdenepå Gløshaugen for å utvikle og validere en numerisk modell. For å undersøke vindforholdeneble det brukt røyk og korn for visualisering av vindforholdene, og trykk,hastighet og turbulensintensitet ble målt over et bredt spekter av steder på tvers av campusved å bruke tre ulike vind retninger på modellen. Trykket ble målt ved hjelp av entrykkskanner koblet til modellen, og hastigheten og turbulensintensiteten ble målt vedhjelp av en kobrasonde. Stedene målingene ble gjort er basert på steder av tidligere interesse,og et ytterligere antall tilfeldig utvalgte steder ble testet for å gi et variert utvalg forvalidering av den numeriske modellen.
I alle tilfeller antydde trykkmålingene at vinden stagnerer foran bygningene, og akselererteover taket. Det ble også foreslått fra trykkmålingene at vinden når den nærmerseg høyblokkene ikke var homogen i horisontalretningen. Dette ble også identifisert frahastighetsprofilene over høyblokkene, noe som betyr at omgivelsene påvirker vindforholdene.Alle vertikale profiler indikerer lave hastigheter og høy turbulensintensitet nær overflaten,og hastigheten øker mens turbulensintensiteten reduseres med høyden. En høyereturbulensintensitet ble observert i større høyder over taket ettersom strømmen beveger segnedstrøms over tak. Turbulensintensiteten over bygninger i kjølvannet av en annen bygningvar sterkt påvirket, og viste høyere intensiteter ved større høyder.
Resultatene fra forsøkene ble sammenlignet med en numerisk modell ved hjelp av forskjelligeRANS-modeller for å identifisere hvilken turbulens modell som gir bedre resultater.Det ble funnet at SST k-omega modellen fungerte bedre for å forutsi trykket, og standardk-omega modellen viste bedre enighet enn de andre modellene iforhold til turbulensintensitetsprofilene.Alle turbulens modellene kalkulerte nært samme hastighetsprofiler på allesteder som ble sjekket. Resultatene fra den numeriske modellen var generelt ikke enigemed de eksperimentelle resultatene. Det mistankes at innløpsbetingelsene og oppsettet avdomenet i den numeriske modellen har en signifikant innvirkning på de numeriske resultatene. A model of Gløshaugen campus scaled 1:320 was created to evaluate the wind conditionsat Gløshaugen and to develop and validate a numerical model. To investigate thewind conditions, smoke and grains were used for visualization of the wind conditions, andpressure, velocity and turbulence intensity were measured over a wide range of locationsacross campus using three different orientations of the model. The pressure was measuredusing a pressure scanner connected to the model, and the velocity and turbulence intensitywere measured using a cobra probe. The measured locations were based on places ofprevious interest, and an additional number of randomly selected locations were tested tobring variety for validation of the numerical model.
In all cases the pressure measurements suggested that the wind stagnates in front of thebuildings, and is sped up above the roof. It was also suggested from the pressure measurementsthat the flow approaching the high rises was non homogeneous in the horizontaldirection. This was also identified from the velocity profiles above the high rises, meaningthat the surroundings has an impact on the wind conditions. All of the vertical profilesindicate low velocities and high turbulence intensity close to the surface, and the velocityincrease while the turbulence intensity decrease with height. A higher turbulence intensitywas observed at a greater height above the roof as the flow travels downstream over aroof. The turbulence intensity above buildings in the wake of another building was highlyimpacted, showing higher intensities at greater heights.
The results from the experiments were compared with a numerical model using differentRANS models to identify what model performs better. It was found that the SST k-omegamodel performed better for predicting the pressure, and the standard k-omega model showedbetter agreement than the other models with the turbulence intensity profiles. All of theturbulence models predicted close to the same velocity profiles at all locations checked.The results from the numerical model did generally not agree well with the experimentalresults. It is suspected that the inlet conditions and the setup of the domain in the numericalmodel has a significant impact on the numerical results.