بررسی و اصلاح آیرودینامیکی مقطع برج بین المللی تهران در معرض بادهای سالیانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر* دانشکده مهندسی هوافضا

چکیده

مطالعه جریان باد حول برجهای بلند به دلیل ریزش نامتقارن گردابه ها و در نتیجه وارد شدن نیروهای نوسانی به سازه از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در پژوهش حاضر شبیه سازی عددی جریان باد حول هندسه مقطع برج بین الملی 56 طبقه تهران در معرض سرعت ها و جهات مختلف باد انجام و نیروهای آیرودینامیکی و قرکانس نوسانات آنها محاسبه گردیده است. سپس با ارائه یک روش جدید از ترکیب مقادیر متوسط و دامنه نوسانات ضرائب آئرودینامیکی در هر سرعت و زاویه وزش و همچنین اعمال احتمال وزش باد سالیانه معیاری برای ارزیابی آئرودینامیکی برج در معرض بادهای سالیانه ارائه شده است. محاسبات عددی با فرض جریان تراکم ناپذیر ناپایا و بهره گیری از مدل توربولانس k-ω SST صورت پذیرفته اند. بحرانی ترین سرعت ها و موقعیت های وزش باد بر برج از نظر مجموع ضرایب متوسط و دامنه نوسانات ضرایب برآ و پسا موقعیت وزش صفر و بیست درجه بترتیب در سرعتهای باد 15 و 10 متر بر ثانیه تشخیص داده شد. به منظور بهبود خواص آیرودینامیکی، تغییراتی در هندسه مقطع برج اعمال و ضرایب آیرودینامیکی آن با هندسه فعلی برج مقایسه شد. بر اساس نتایج بدست آمده هندسه اصلاحی در همه موقعیت های وزش باد دارای مجموع ضرایب آیرودینامیکی کمتر از هندسه اصلی بوده و به صورت میانگین کاهش 21 درصدی مجموع ضرایب آیرودینامیکی را نسبت به هندسه اصلی سبب می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Aerodynamic Evaluation and Modification of Tehran International Tower Section Exposed to Annual Winds

نویسندگان [English]

  • ALI Saber moghadam 1
  • alireza jahangirian 2
1 Aerospace Engineering Department Amirkabir University of Technology
2 Aerospace Engineering Department Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

The study of wind flow around tall towers is of particular importance due to the asymmetric vortex shedding and the consequent vortex induced vibrations into the structure. In the present study, the numerical simulation of the wind flow over the cross-section of the 56-store Tehran International Tower is performed and the aerodynamic force coefficients and oscillation frequencies and amplitudes are calculated. Then, by presenting a new method of combining average values and amplitude of fluctuations of aerodynamic coefficients at each wind velocity and direction, as well as applying the annual wind probability in Tehran, a criterion for aerodynamic evaluation of Tower exposed to annual winds is presented. Numerical calculations are performed using unsteady incompressible flow and k-ω SST turbulence model.The most critical wind speeds and positions on the tower in terms of the sum of the average coefficients and their ranges of fluctuations is detected at the directions of 0 and 20 degrees at wind speeds of 15 and 10 m/s, respectively.In order to improve the aerodynamic properties of the tower, geometrical modifications are made and its aerodynamic force coefficients are calculated. Based on the obtained results, the corrected geometry in all wind blowing directions has a lower total aerodynamic force coefficient than the original geometry and causes an average reduction of 21% of the total aerodynamic force coefficients compared to the original geometry.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computational Fluid Dynamics
  • Tehran International Tower Section
  • Aerodynamic Coefficients
  • Vortex Shedding
  • Annual Winds