Simulación de Flujos de Viento en la Microescala con OpenFOAM
DOI:
https://doi.org/10.70567/mc.v42.ocsid8217Palabras clave:
Ingeniería de viento, microclima urbano, campos de viento, Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), Weather Research and Forecasting (WRF)Resumen
En el análisis de flujos atmosféricos sobre zonas urbanas, el campo de velocidades del viento a la escala de las edificaciones resulta de importancia en múltiples aplicaciones. Los modelos numéricos meteorológicos son incapaces de entregar una descripción detallada de dicho campo porque consideran los procesos en la microescala por medio de parametrizaciones; sin embargo, el acoplamiento de modelos meteorológicos con simulaciones de CFD podría permitir alcanzar un mayor nivel de exactitud. En este trabajo, se llevaron a cabo múltiples simulaciones numéricas en OpenFOAM sobre un dominio urbano en las cuales las condiciones de borde se definieron a partir de los resultados del modelo WRF. Los resultados de las simulaciones fueron validados con las mediciones de velocidad y dirección del viento a 10 metros de altura tomadas por una estación meteorológica localizada dentro del dominio bajo estudio.
Citas
Allegrini J., Dorer V., y Carmeliet J. Influence of morphologies on the microclimate in urban neighbourhoods. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 144:108–117, 2015. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2015.03.024.
Dong W., Yuan H., Lin W., Liu Z., Xiang J., Wei Z., Li L., Li Q., y Dai Y. A global urban tree leaf area index dataset for urban climate modeling. Scientific Data, 12(1):426, 2025. https://doi.org/10.1038/s41597-025-04729-y.
Franke J., Hellsten A., Schlunzen H.K., y Carissimo B. The cost 732 best practice guideline for cfd simulation of flows in the urban environment: a summary. International Journal of Environment and Pollution, 44(1-4):419–427, 2011. https://doi.org/10.1504/IJEP.2011.038443.
Fu R., Pad¯en I., y García-Sánchez C. Should we care about the level of detail in trees when running urban microscale simulations? Sustainable Cities and Society, 101:105143, 2024. https://doi.org/10.1016/j.scs.2023.105143.
Greenshields C. OpenFOAM v13 User Guide. The OpenFOAM Foundation, London, UK, 2025.
Ha T. Development of 3D CFD models and observation system design for wind environment assessment over a clear-cut in mountainous region. Tesis de Doctorado, Seoul National University, 2018.
Hansen F.V. Surface roughness lengths. US Army Research Laboratory, 1993.
Hansen M.C., Potapov P.V., Moore R., Hancher M., Turubanova S.A., Tyukavina A., Thau D., Stehman S.V., Goetz S.J., Loveland T.R., et al. High-resolution global maps of 21st-century forest cover change. science, 342(6160):850–853, 2013. https://doi.org/10.1126/science.1244693.
Huang H., Ooka R., Chen H., Kato S., Takahashi T., y Watanabe T. Cfd analysis on trafficinduced air pollutant dispersion under non-isothermal condition in a complex urban area in winter. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 96(10-11):1774–1788, 2008. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2008.02.010.
Janji´c Z.I. The step-mountain eta coordinate model: Further developments of the convection, viscous sublayer, and turbulence closure schemes. Monthly weather review, 122(5):927–945, 1994. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1994)122<0927:TSMECM>2.0.CO;2.
Kadaverugu R., Purohit V., Matli C., y Biniwale R. Improving accuracy in simulation of urban wind flows by dynamic downscaling wrf with openfoam. Urban Climate, 38:100912, 2021. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2021.100912.
Monin A.S. y Obukhov A.M. Basic laws of turbulent mixing in the surface layer of the atmosphere. Contrib. Geophys. Inst. Acad. Sci. USSR, 151(163):e187, 1954.
Myneni R., Knyazikhin Y., y Park T. MOD15A2H MODIS/Terra Leaf Area Index/FPAR 8-Day L4 Global 500m SIN Grid V006 [Data set]. NASA EOSDIS Land Processes Distributed Active Archive Center (Consultado: 12 de mayo de 2025). 2015. https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD15A2H.006.
Rahimi S., Alvarez M., Berardi U., y Kastner P. Coupled urban physics in microclimate modeling: Validating and enhancing simulation tools. Available at SSRN 5251486, 2025. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.113637.
Reijs V. Simulating a tree. Disponible en: https://www.archaeocosmology.org/eng/Boomsim.htm (Consultado: 29 de agosto de 2025). 2024.
Richards P. y Hoxey R. Appropriate boundary conditions for computational wind engineering models using the k- turbulence model. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 46:145–153, 1993. https://doi.org/10.1016/0167-6105(93)90124-7.
Roache P.J. Perspective: A method for uniform reporting of grid refinement studies. Journal of Fluids Engineering, 116(3):405–413, 1994. ISSN 0098-2202. https://doi.org/10.1115/1.2910291.
Taseiko O.V., Mikhailuta S.V., Pitt A., Lezhenin A.A., y Zakharov Y.V. Air pollution dispersion within urban street canyons. Atmospheric Environment, 43(2):245–252, 2009. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.09.076.
Tewari M. Implementation and verification of the unified noah land surface model in the wrf model. 2004.
Thompson G., Field P.R., Rasmussen R.M., y Hall W.D. Explicit forecasts of winter precipitation using an improved bulk microphysics scheme. part ii: Implementation of a new snow parameterization. Monthly weather review, 136(12):5095–5115, 2008. https://doi.org/10.1175/2008MWR2387.1.
Tsichritzis L. y Nikolopoulou M. The effect of building height and façade area ratio on pedestrian wind comfort of london. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, 191:63–75, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2019.05.021.
Wilson J., Ward D., Thurtell G., y Kidd G. Statistics of atmospheric turbulence within and above a corn canopy. Boundary-Layer Meteorology, 24(4):495–519, 1982. https://doi.org/10.1007/BF00120736.
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