بررسی آزمایشگاهی اثر زاویه برخورد طوفان فرو وزشی کوچک بر سازه‌ی مکعب شکل – قسمت اول: مشاهدات طوفان فرو وزشی کوچک ایستگاهی

طوفان فرو وزشی قادر به ایجاد جریانات ریزشی واگرا بر روی سطح زمین است که این رفتار، متفاوت از رفتار جریانات لایه مرزی اتمسفر است. در این پژوهش تاثیرات طوفان فرو وزشی بر مدلی مکعب شکل از سازه‌ها در دو راستای متفاوت برخورد با جریان (α) در چهار زاویه‌ی قرارگیری مختلف صفحه آزمایش نسبت‌به راستای ریزش جریان (θ) در فواصل شعاعی مختلف نسبت به مرکز جریان، بررسی شده‌است. شبیه‌سازی این جریان توسط دمنده‌ای که وظیفه‌ی یکنواخت‌سازی جریان ایجاد شده توسط فن تعبیه شده در پشت آن را دارد ایجاد شده‌است. سرعت و شدت آشفتگی جریان در فواصل شعاعی مختلف اندازه‌گیری شده‌است. همچنین، توزیع ضریب فشار بر اضلاع این مدل در مکان‌های و حالات اشاره شده اندازه‌گیری شده‌است. علاوه بر این در مقایسه‌ای که بین داده‌های این مطالعه با مطالعات قبلی انجام گرفت، مطابقت مناسبی بین این داده‌ها مشاهده شده‌است. مشاهده شد که در مرکز ریزش جریان، در تمام زاویای θ، سازه دارای ضریب فشار مثبت در اضلاع خود می‌شود. با فاصله گرفتن از مرکز، رفتار این جریان شبیه به جریانات لایه مرزی خواهد شد. با افزایش θ، مشخص شد که اختلاف ضریب فشار بین ضلع رو به جریان با سقف و ضلع پشت به جریان بیشتر شده که در بدترین حالت حدود 80٪ تغییر کرده است. با بررسی راستای برخورد جریان به مدل، مشخص شد ضرایب نیرو در زمانی که مدل در α=45° قرار بگیرد، حدوداً 35٪ کمتر از زمانیست که مدل در α=0° قرار بگیرد. درنهایت نیز مشخص شد که بیشترین مقدار ضریب نیرو در x/d=1بر سازه وارد می‌شود.

experimental study of impact angle of microburst effects on a cubic structure – part a: stationary microburst observation

a downburst can produce divergent outflow wind on the ground surface, which is different from the behavior of atmospheric boundary layer flows. in this research, the effects of downburst on a cube-shaped structure in two different directions of flow (α), four different ground surface angels relative to the downburst direction (θ), and different radial distances (x/d) relative to the downdraft center were investigated by a simulator that was made for this thunderstorm. simulation of this flow is created by a blower whose task is to uniformize the flow created by the fan embedded behind it. the velocity and turbulence intensity of flow was measured at different x/ds. also, the distribution of pressure coefficient on the sides of the model was measured at the x/d locations. in addition, a good agreement has been observed between the data comparison of this study and previous studies. it was observed that at the center of the downburst for all θs, the structure has a positive pressure coefficient along its sides. by moving away from the center of the storm, the flow behavior is similar to the boundary layer flows. by increasing θ, it was found that the difference of pressure coefficient between the windward side relative to the roof and the backward sides, increased, which in the worst case has changed by about 80%. by examining the direction of flow to the model, it was found that the force coefficients when the model is at α=45°, are about 35% less than when the model is at α=0°. finally, it was found that at x/d=1, the maximum force coefficient is applied to the structure.