تور ليبرتيه – لا ديفانس
دراسة CFD لتأثير المبنى المستقبلي على راحة الرياح في منطقة في لا ديفانس
أجرت شركة Eolios Ingénierie دراسة لتدفق الهواء حول مبنى مخطط له في كوربفوا، بالقرب من منطقة لا ديفانس.
تم تنفيذ المشروع كجزء من تنفيذ نظام طاقة الرياح لتوليد الكهرباء للمبنى.
الهدف من هذا المشروع هو دراسة التأثير الهوائي للمبنى الجديد على بيئته وعلى راحة شاغليه منذ مرحلة التصميم، من أجل تحسينه والحد من تأثيره الهوائي.
تؤثر مورفولوجية المباني تأثيراً مباشراً على خصائص التدفق وبالتالي على راحة المشاة من الرياح.
وبما أن منطقة الدراسة تحتوي على تركيز عالٍ من المباني في المتر المربع الواحد، فمن الضروري أخذها في الاعتبار في هذه الدراسة من أجل فهم الظواهر الهوائية الناجمة عن الهندسة الخاصة بالمبنى.
تور ليبرتيه - لا ديفانس
السنة
2024
العميل
نورث كارولاينا
الموقع
فرنسا
التصنيف
الهواء والرياح
مواصلة التصفح :
مشاريعنا الأخرى :
آخر الأخبار :
الملف الفني :
خبراتنا
راحة الرياح: مشكلة كبيرة في البيئات الحضرية
دراسة إطار CDF لراحة الرياح في بيئة حضرية
تشير راحة الرياح إلى شعور الناس بالراحة عند تعرضهم لظروف الرياح.
ويتعلق الأمر بإيجاد التوازن الصحيح بين التهوية الطبيعية الفعالة وسرعة الرياح التي يمكن التحكم فيها، مما يخلق بيئة ممتعة وآمنة في الهواء الطلق.
ولذلك فإندراسات راحة الرياح ضرورية لتحليل سرعة الرياح واتجاه الرياحوتأثير المباني المحيطة على تدفق الهواء.
تساعدنا هذه العناصر في تصميم المساحات الخارجية (أو الداخلية) التي تتكيف مع احتياجات شاغليها.
يعتبر هذا التحليل بالغ الأهمية في المناطق الحضرية الكثيفة، مثل لا ديفانس في كوربفوي.
في هذه البيئات، تؤثر الهياكل المبنية تأثيراً مباشراً على تدفق الهواء، وبالتالي على راحة الأشخاص الذين يسيرون فيها.
لهذا السبب نقوم بإجراء دراسة متعمقة لراحة الرياح لكل مشروع.
باستخدام محاكاة ديناميكيات السوائل الحسابية ( CFD )، نقوم بتحليل سلوك الرياح في الموقع المستقبلي من أجلتحسين المساحات وضمان رفاهية المستخدمين.
تأثير الخشونة وتأثير الفنتوري في دراسة راحة الرياح في مشروع CFD
في سياق دراسات الراحة العددية للرياح، من الضروري تحديد شروط الحدود بدقة، من خلال دمج العديد من العناصر.
يجب أن تأخذ النمذجة ثلاثية الأبعاد في الاعتبار المباني المحيطة، حيث أن لها تأثير مباشر على ديناميكيات الرياح.
وبالفعل، يؤثر وجود وتخطيط الهياكل الحضرية على تدفقات الهواء، مما يخلق مناطق اضطراب أو حماية أوتسارع للرياح.
يمكن أن يؤدي تجاهل هذه العناصر إلى عمليات محاكاة غير دقيقة بعيدة كل البعد عن الظروف الحقيقية. بالإضافة إلى ذلك، يعددمج بيانات الأرصاد الجوية المحلية الحقيقية، مثل التغيرات الموسمية وأنماط الرياح السائدة، أمرًا ضروريًا للحصول على نتائج موثوقة وتمثيلية.
وتتيح هذه الدقة في تعريف البارامترات إعادة إنتاج التفاعلات المعقدة بين الرياحوالبيئة الحضرية بأمانة، مما يضمن إجراء دراسات أكثر واقعية ووثاقة لراحة الرياح.
لتنفيذ مشروع دراسة الرياح بشكل صحيح وبالتالي تطبيق الشروط الحدودية الصحيحة، تحتاج إلى فهم ملف سرعة الرياح القريبة من الأرض. يمكن وصف الرياح بمفهوم الطبقة الحدودية الجوية، والتي تنقسم إلى ثلاث طبقات فرعية. يبلغ سمك الطبقة الخارجية، أو طبقة القصور الذاتي، حوالي كيلومتر واحد. وتحت هذه الطبقة توجد الطبقة الحدودية السطحية، التي يتراوح سمكها من 10 إلى 100 متر، حيث يوجد تدرج كبير في سرعة الرياح ودرجة الحرارة. وأخيراً، تتأثر الطبقة السفلية الخشنة، التي يبلغ سمكها بضعة أمتار، بالعوائق السطحية.
على الأرض، تتباطأ الرياح بسبب خشونة الأرض والعوائق. وفوق هذه الطبقة الخشنة، في طبقات الهواء غير المضطربة للرياح الجيوستروفية، لا تتأثر الرياحبحالة سطح الأرض.
وبين هاتين الطبقتين، تتغير سرعة الرياح معالارتفاع فوق سطح الأرض في شكل لوغاريتمي، يُعرف باسم القص العمودي للرياح.
على الأرض، تتباطأ الرياح بسبب خشونة الأرض والعوائق. وفوق هذه الطبقة الخشنة، في طبقات الهواء غير المضطربة للرياح الجيوستروفية، لا تتأثر الرياحبحالة سطح الأرض.
وبين هاتين الطبقتين، تتغير سرعة الرياح معالارتفاع فوق سطح الأرض في شكل لوغاريتمي، يُعرف باسم القص العمودي للرياح.
والأكثر من ذلك، في المناطق شديدة التحضر ذات الكثافة العالية من المباني، يمكن أن يلعب تأثير فنتوري دوراً مهماً أيضاً. ويحدث ذلك عندما يقلل وجود المباني من مساحة المقطع العرضي الذي يمكن للرياح المرور من خلاله، مما يسرع من تدفقها. لذلك يجب أخذ هذه المناطق ذات السرعات العالية في الاعتبار عند التفكير في راحة المستخدم وسلامته.
تلعبدراسات الرياح دوراً حاسماً في سلامة المنشآت والهياكل. يساعد فهم خصائص الرياح، مثل سرعتها واتجاهها وتأثيرها على العوائق المحيطة، على تقييم المخاطر المحتملة المرتبطة بظروف الرياح. من خلال تحديد المناطق المعرضة لسرعة الرياح العالية، يمكن وضع تدابير السلامة المناسبة لحماية الأشخاص والممتلكات.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامدراسات الرياح لتصميم هياكل مقاومة لأحمال الرياح، وبالتالي تقليل مخاطر التلف أو الفشل. إن تضمين تحليل شامل للرياح في مرحلة التصميم يضمن سلامة الشاغلين ويضع معايير بناء مصممة خصيصاً للظروف البيئية المحددة، مما يوفر أساساً متيناً لمتانة ومرونة المنشآت.
محاكاة CFD للرياح حول مشروع مبنى في لا ديفانس
دراسة المناخ
بالنسبة لأي محاكاة لديناميكيات الموائع الحسابية(CFD) المطبقة على مشروع معماري أوتطويري، من الضروري دراسة وفهم مناخ الموقع.
تتيح دراسة الأرصاد الجوية هذه إمكانية مراعاة الظروف البيئية الحقيقية، والتي سيكون لها تأثير كبير على تصميم المباني وأدائها، لا سيما من حيث راحة المستخدموكفاءة الطاقة.
في هذا المثال بالتحديد، كشفت دراسة للأرصاد الجوية عن وجود رياح سائدة من الشمال الغربي والجنوب الغربي بسرعة ثابتة تقدر ب 5 م/ثانية (أي حوالي 18 كم/ساعة).
هذه المعلومات ليست مجرد حقيقة تقنية: فهي لها آثار كبيرة على سلوك الرياح حول المباني وعلى الطريقة التي سيتم بها استخدام التصميم الميكانيكي الهوائي التلقائي لمحاكاة تدفقات الهواء هذه.
نموذج ثلاثي الأبعاد
قامت شركة Eolios Ingénierie بنمذجة تدفقات الرياح في محيط المشروع باستخدام نموذج ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD). تم استخدام هذا النموذج لحل المعادلات الأساسية لديناميكيات الموائع والحصول على محاكاة دقيقة لتدفقات الهواء، مما يتيح دراسة راحة الرياح.
نتائج المحاكاة
وطوال عملية التصميم، واعتمادًا على قيود قطعة الأرض، ركز الفريق على طرق تخفيف آثار الرياح على المساحات، مما يجعلها أكثر راحة للركاب والمشاة.
من خلال العمل عن كثب مع المهندسين المعماريين، تم تصميم المشروع لمراعاة كل منالهندسة المعمارية النقية للمباني وإمكانية إضافة عناصر معمارية مثل الممرات والمظلات والشرفات والحدائق ذات النباتات دائمة الخضرة.
عند سفح المبنى، تكون جميع سرعات الهواء أقل من 2 م/ثانية، بينما في منتصف الارتفاع، تصل سرعات الهواء في عدد قليل من المصاطب فقط إلى سرعات أعلى من 2 م/ثانية.
يعد تجنب سرعات الهواء العالية بشكل مفرط على المدرجات أمراً بالغ الأهمية لضمان الراحة المثلى.
يمكن لسرعات الرياح العالية أن تجعل المساحات الخارجية غير مريحة أو حتى غير مريحة للركاب.
في المدرجات، حيث يقضي الناس وقتهم في الاسترخاء أو التواصل الاجتماعي، يمكن أن تتسبب الرياح القوية في الشعور بالبرد الشديد والضوضاء وصعوبة تثبيت الأشياء في مكانها.
لا يؤدي تقليل سرعة الرياح على هذه الأسطح إلى تحسين الراحة الحرارية للمستخدمين فحسب، بل يحسن أيضًا من تجربتهم العامة للمساحة الخارجية.
لذلك، يجب إيلاء اهتمام خاص لتصميم المباني لتقليل سرعة الرياح على المدرجات باستخدام الأشكال المعمارية وعناصر التصميم المناسبة مثل المظلات وحواجز الرياح أو النباتات لضمان بيئة خارجية ممتعة وعملية.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن المبنى الأكثر فرضاً عند المدخل الشرقي للفناء يزيد منتأثير الإخفاء المتولد الذي يميل إلى جذب الرياح نحو الأرض.
ونظراً لأن الرياح السائدة هي رياح جنوبية غربية، فقد كانت الاستجابة المعمارية هي جعل المبنى انسيابياً قدر الإمكان حتى لا يولدانزعاجاً أو خطراً.
يحسّن الشكل الجديد للمبنى، مع شرفات السقف المتدرجة، منالديناميكية الهوائية للمبنى، مما يقلل من سرعة الهواء ويحسن من راحة المشاة.
اقترحت شركة Eolios Ingénierie حلولاً محددة لتحسين راحة الرياح للمستخدمين كجزء من مشروع المباني الجديدة.
من خلال المشاركة في عملية التصميم التكراري، تمكن مهندسو Eolios من توقع عدد كبير من السيناريوهات، ونتيجة لذلك، تمكنوا من السيطرة على أي مشاكل غير متوقعة مرتبطة بالتصميم السيئ.
عند إنشاء مبانٍ جديدة أو تجديدها أو تجهيزها، تتيح النمذجة متعددة الفيزياء مراعاة جميع الظواهر التي تسبب تدفقات الحرارة والهواء، وبالتالي فهم سلوك الرياح في مرحلة مبكرة.
والهدف من ذلك هو الجمع بين بيانات الأرصاد الجوية الإحصائية والمعلومات الديناميكية الهوائية ومعايير الراحة والسلامة من الرياحلتوقع أي مشاكل منذ بداية عملية التصميم.
فيديو ملخص الدراسة
ملخص الدراسة
تركز الدراسة التي أجريت على الوضع الأمثل للفتحات من أجل تحسين الراحة الحرارية لمصنع الألومنيوم Dunkerque ، والذي يستخدم نظام تبريد التهوية الطبيعية. الهدف هو تحديد ما إذا كان نظام التهوية الحالي كافيا لإضافة فرن 8 ، وإذا كان الأمر كذلك ، لاقتراح حلول.
تم إجراء قياسات أولية مختلفة ، مثل اختبارات الدخان لمراقبة حركات الهواء وقياسات درجة الحرارة والصور الحرارية لتحديد مصادر الحرارة. تم استخدام هذه البيانات لإنشاء نموذج 3D للمصنع الذي تم فيه إجراء المحاكاة العددية CFD.
تستخدم محاكاة CFD لدراسة تدفقات السوائل ومحاكاة الظروف الجوية والحرارية للمصنع. أظهرت النتائج أن إضافة بعض أجهزة التهوية من شأنه أن يسمح بإخلاء أسرع ومستهدف للهواء الساخن ، وبالتالي تحسين التشغيل الجوي للموقع.
في الختام ، مكنت هذه الدراسة من تحديد الموضع الأمثل للفتحات لتحسين الراحة الحرارية لمصنع الألومنيوم Dunkerque بهدف إضافة فرن 8. قدمت نتائج محاكاة CFD توصيات دقيقة لتحسين كفاءة الطاقة ورفاهية مشغلي المحطة.