An Algorithm for Estimation of Wind-Building Interaction in the Early Design Stage
İlker Karadağ, Nuri SerteserDepartment of Architecture, Istanbul Technical University Faculty of Architecture, İstanbul, TurkeyWind-building interaction can be estimated with one of three approaches, or a combination of these: (1) on-site measurements, (2) reduced-scale wind tunnel measurements or (3) numerical simulation based on Computational Fluid Dynamics (CFD). It’s clear that for early design stage, existing fore mentioned methods are very time consuming and they require detailed study in terms of of fluid dynamics. These methods are not efficient especially in the case that the building form changes dynamically. Besides, both wind tunnel analysis and CFD simulations are not efficient when it comes to take output data in real-time. Due to all of these reasons, a need for a fast and robust method occurs. At this point, a very powerful method which doesn’t require solid geometry as an input, besides in which there’s no need to use mesh (control volume) is developed. In this study, the details of the developed algorithm and the output of it are given. In addition, the principal building forms are also simulated by the algorithm and the results are validated by the Ansys Fluent software. As a result, it is seen that the developed algorithm can be a guide in wind-building interaction analysis for architects in the preliminary design stage.
Keywords: Building aerodynamics, computational fluid dynamics; wind efficient design; wind-building interaction.Rüzgar-Yapı Etkileşiminin Ön Tasarım Aşamasında Tahminine Yönelik Bir Algoritma
İlker Karadağ, Nuri Serteserİstanbul Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü, İstanbulYapı - rüzgar etkileşimi, üç yaklaşımdan biri ile veya bunların bir kombinasyonu ile tahmin edilebilir: (1) yerinde ölçümler, (2) rüzgar tüneli ile deneysel analiz veya (3) hesaplamalı akışkanlar dinamiği (Computational Fluid Dynamics) yazılımları ile sayısal analiz. Ön tasarım aşamasında kullanılmaları söz konusu olduğunda bu yöntemlerin çok zaman alıcı olduğu ve akışkanlar dinamiği açısından detaylı çalışmalar yapılmasını gerektirdikleri bilinmektedir. Bu yöntemler özellikle bina formunun dinamik olarak değişmesi durumunda verimli değildir. Ayrıca, verilerinin gerçek zamanlı olarak alınması söz konusu olduğunda hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) simülasyonları ön tasarım aşamasında değerlendirme yapmak açısından pratik değildir. Tüm bu nedenlerden dolayı hızlı ve güvenilir bir yönteme ihtiyaç duyulmaktadır. Bu noktada gerçek zamanlı çalışabilecek, geometriye dair sınırlamalar barındırmayan ve en önemlisi çözüm ağına (mesh) ihtiyaç duymayan bir algoritma yazılması öngörülmüştür. Bu çalışma kapsamında yazılan algoritmaya ve alınan çıktılara dair detaylar verilmektedir. Buna ek olarak temel bina geometrilerinin geliştirilen algoritma ile simülasyonu yapılmış ve Ansys Fluent yazılımı ile doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak geliştirilen algoritmanın ön tasarım aşamasında mimarlar için yapı-rüzgar etkileşimi analizlerinde kullanılabileceği ve değerlendirme yapılabileceği ortaya konulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Bina aerodinamiği, hesaplamalı akışkanlar dinamiği; rüzgar etkin tasarım; yapı-rüzgar etkileşimi.Manuscript Language: Turkish
