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Mean Characteristics of Conical Vortices Above Roof Eaves of Low-Rise Cubic Buildings Using Particle Image Velocimetry
Características medias de vórtices cónicos en aristas de cubiertas planas de edificaciones bajas cuboidales utilizando velocimetría por imágenes de partículas
Autor
WOOD, C.J.
GAMBOA MARRUFO, M.
BELCHER, R.
Institución
Resumen
LOS VÓRTICES QUE SE GENERAN CERCA DE LAS ARISTAS DE TECHOS PLANOS, CUANDO LA DIRECCIÓN DEL VIENTO FORMA UN ÁNGULO CONSIDERABLE CON UNA ESQUINA DEL EDIFICIO, PRODUCEN SUCCIONES EN ESTAS ÁREAS. EN FLUJOS TURBULENTOS, LOS VÓRTICES VARÍAN SU POSICIÓN E INTENSIDAD Y LAS PRESIONES EN LA SUPERFICIE FLUCTÚAN CONSECUENTEMENTE. UNA PRIMERA APROXIMACIÓN PARA ESTUDIAR LA RELACIÓN INSTANTÁNEA ENTRE VÓRTICES Y PRESIONES INVOLUCRA EL CONOCIMIENTO DE LA POSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS MEDIAS DE LAS VELOCIDADES DEL VIENTO EN EL VÓRTICE. HASTA LA FECHA, LOS ESTUDIOS DEL FLUJO SE HAN VISTO LIMITADOS YA QUE LOS ANEMÓMETROS DISPONIBLES ÚNICA MENTE MIDEN VELOCIDADES EN UN PUNTO. EN ESTE TRABAJO SE UTILIZÓ UN CUBO DE 200MM PARA MODELAR UN EDIFICIO DE 15M, COLOCADO A 45° DE LA DIRECCIÓN DEL VIENTO Y UN SISTEMA DE VELOCIMETRÍA POR IMÁGENES DE PARTÍCULAS QUE PERMITIÓ CAPTURAR VECTORES DE VELOCIDAD INSTANTÁNEA DE SECCIONES TRANSVERSALES DEL FLUJO, TANTO EN PLANOS TRANSVERSALES COMO PARALELOS AL EJE DEL VÓRTICE. ESTOS MAPAS DE VECTORES SE UTILIZARON PARA ESTIMAR LAS CARACTERÍSTICAS MEDIAS DE LOS VÓRTICES Y RECOMENDAR DIRECCIONES DE PLANOS DE OBSERVACIÓN PARA UTILIZAR EN EL ESTUDIO DE LA RELACIÓN INSTANTÁNEA ENTRE VELOCIDADES Y PRESIONES. FLUCTUATING LOW PRESSURES NEAR THE EDGES OF FLAT ROOFS ARE OF TEN CAUSED WHEN THE WIND IMPINGES ON ONE CORNER OF THE BUILDING SO THAT CONICAL VORTICES FORM ABOVE THE DIAGONAL ROOF EDGES. IN TURBULENT FLOW, THE SE VORTICES VARY IN POSITION AND STRENGTH AND THE UNDERLYING SURFACE PRESSURES FLUCTUATE ACCORDINGLY. A PRELIMINARY APPROACH TO THE STUDY OF THE MECHANISM LINKING INSTANTANEOUS ROOF EDGE PRESSURES WITH THE WIND VORTICAL STRUCTURES INVOLVES THE EVALUATION OF MEAN CHARACTERISTICS AND POSITIONS OF THE LATTER. HOWEVER THE FLOW EXAMINATION HAS SO FAR BEEN SEVERELY LIMITED BY THE RESTRICTION OF AVAILABLE ANEMOMETERS TO SINGLE-POINT SAMPLING. IN THIS EXPERIMENTAL STUDY, A 200MM CUBE HAS BEEN USED TO MODEL A BUILDING WITH A FLAT SQUARE ROOF SET AT AN ANGLE OF 45° TO THE ON COMING FLOW DIRECTION, AND A PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY SYSTEM WAS USED TO CAPTURE INSTANTANEOUS TWO-DIMENSIONAL VELOCITY VECTOR IMAGES OF ENTIRE FLOW CROSS-SECTIONS, BOTH NOR MAL TO THE VORTEX AXIS AND IN PLANES PARALLEL TO THAT AXIS. THE SE VECTOR MAPS WE RE USED TO ESTIMATE THE MEAN CHARACTERISTICS OF THE VORTICES AND APPROPRIATE OBSERVATION-PLANE DIRECTIONS TO MEASURE WIND VELOCITIES IN THE STUDY OF THE INSTANTANEOUS PROBLEM.