شبیه‌سازی وزش باد و جریان‌های خارجی ساختمان

وزش باد و جریان‌های ناشی از آن، اثرات قابل توجهی را بر ساختمان‌ها وارد می‌کند. سرعت وزش باد و تأثیرات آن بر روی اجزای ساختمان با ارتفاع رابطه مستقیمی دارد و در نتیجه در ساختمان‌های بلند مرتبه اثرات شدیدتری را بر جای می‌گذارد. وزش باد و فشارهای اعمال شده ناشی از جریان باد، بر روی سامانه‌های تهویه مطبوع، سامانه‌های کنترل دود در زمان حریق، سازه ساختمان و سامانه‌های ایمنی و سایر اجزا و سامانه‌های ساختمان اثر می‌گذارد. در کنار تمامی موارد فوق، مهندسین عمران به منظور تحلیل بارهای ناشی از وزش باد به سازه ساختمان بایستی به مطالعه جریان باد بر روی پوسته ساختمان بپردازند.

امروزه با توجه به پیشرفت‌های حاصل شده در سخت‌افزارها و توان پردازشی کامپیوترها، امکان تحلیل جریان باد و اثرات آن بر سازه ساختمان با صرف زمان و هزینه‌های به مراتب کمتر نسبت به آزمایش در تونل باد، و در مرحله طراحی فراهم شده است.

مدلسازی رفتار حریق و سامانه‌های کنترل دود با روش‌های مختلفی شامل تست حریق در ابعاد آزمایشگاهی، تست حریق در ابعاد واقعی، شبیه‌سازی عددی یا همان دینامیک سیالات محاسباتی، مدلسازی شبکه‌ای با دیدگاه دو منطقه‌ای و روش‌های تحلیلی انجام می‌شود. روش‌های تست و آزمایشگاهی برای اینکه از دقت کافی برخوردار باشند، معمولاً هزینه‌های بسیار زیادی را در پی خواهند داشت. اما روش شبیه‌سازی عددی علاوه بر آنکه دارای دقت بالایی است، هزینه‌های نسبتاً کمتری را نیز در پی دارد. روش‌های تحلیلی معمولاً به دلیل پیچیدگی بسیار زیاد، دارای فرضیات ساده‌ساز زیادی هستند که این موضوع سبب کاهش دقت این روش‌ها و بعضاً بروز خطا در نتایج می‌شود. روش‌های مدلسازی شبکه‌ای که هزینه‌های به مراتب کمتری را در پی دارند، در ساختمان‌هایی که دارای فضاهای کوچک زیاد و متعددی می‌باشند از دقت نسبتاً قابل قبولی برخوردار هستند. اما استفاده از این روش‌ها در فضاهای بزرگ و مرتفع به دلیل فرضیات ساده‌ساز منجر به بروز خطاهای قابل توجهی می‌شود.

تحلیل جریان‌های ناشی از وزش باد امری پیچیده بوده و به صورت کلی به دو روش آزمایش در تونل باد و شبیه‌سازی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی انجام می‌شود. همانطور که اشاره شد انجام تحلیل با استفاده از آزمایش در تونل باد امری پیچیده، پرهزینه و زمان‌بر است. از این رو شبیه‌سازی عددی ساختمان‌های بلند مرتبه در پروژه‌های بین‌المللی یکی از مراحل اجتناب ناپذیر و پراهمیت تلقی می‌شود.