Wind load analysis of a high-rise building by computational fluid dynamics - Canh Thiet Phung (Chulalongkorn University, 2019)
อาคารสมัยใหม่ถูกสร้างให้สูงขึ้นเนื่องจากมีพื้นที่ในการสร้างที่จำกัด มักจะเป็นอาคารที่มีรูปทรงโครงสร้างไม่สม่ำเสมอและมีข้อจำกัดบางอย่าง การออกแบบจึงไม่สามารถใช้สมการแรงลมได้เนื่องจากเป็นอาคารซึ่งอยู่นอกเหนือขอบเขตที่ระบุไว้ในมาตรฐานการคำนวณแรงลม มีการแนะนำให้ใช้การทดสอบในอุโมงค์ลม (Wind tunnel test, WTT) เพื่อคำนวณแรงลมที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบอาคารดังกล่าว อย่างไรก็ตามการทดสอบในอุโมงค์ลมนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลามากเนื่องจากต้องเตรียมแบบจำลองอาคารขนาดเล็กโดยย่อส่วนจากอาคารเป้าหมายที่ได้รับการพิจารณาด้วยเครื่องมือวัดและแบบจำลองบล็อกที่รูปร่างเหมือนจริงจำนวนมากของสิ่งปลูกสร้างโดยรอบ (Surrounding buildings, SBs) การศึกษานี้เป็นการประเมินความถูกต้องของแรงลมในอาคารสูง 150 เมตร ตั้งอยู่ในจังหวัดกรุงเทพฯ โดยการเปรียบเทียบผลจากการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (Computational fluid dynamics, CFD) กับการทดสอบในอุโมงค์ลมของอาคารเดียวกันที่มาตราส่วน 1: 400 และพื้นที่ใกล้เคียงในรัศมี 400 เมตร การคำนวณพลศาสตร์ของไหลนำมาใช้ในโปรแกรม ANSYS Fluent เพื่อให้ได้เงื่อนไขที่ใกล้เคียงที่สุดในการตั้งค่าการทดสอบในอุโมงค์ลม วิธีการคำนวณพลศาสตร์ของไหลที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดมีสองวิธี (1) แบบจำลองความปั่นป่วนชนิด k-ω-SST (shear stress transport) และ (2) การจำลองลาร์จเอ็ดดี้ (Large-eddy simulation, LES) นำมาใช้ในการจำลองและประเมินหาวิธีที่มีประสิทธิภาพมากกว่า ผลการศึกษาพบว่าการจำลองลาร์จเอ็ดดี้ให้ความแม่นยำที่ดีขึ้นเล็กน้อย แต่แบบจำลองความปั่นป่วนชนิด k-ω-SST ยังคงให้ความแม่นยำที่ยอมรับได้เมื่อเทียบกับการทดสอบในอุโมงค์ลม อย่างไรก็ตามแบบจำลองความปั่นป่วนชนิด k-ω-SST  ใช้เวลาในการคำนวณน้อยกว่าอีกวิธีมาก นอกจากนี้การเปรียบเทียบผลการคำนวณพลศาสตร์ของไหลกรณีมีและไม่มีสิ่งปลูกสร้างโดยรอบพบว่าสิ่งปลูกสร้างโดยรอบมีบทบาทสำคัญในการแปรเปลี่ยนของลมปั่นป่วนที่ความสูงระดับต่ำและมีอิทธิพลอย่างมากต่อหน่วยแรงลมในอาคารเป้าหมาย ท้ายที่สุด มีการสรุปการใช้งานสี่อย่างเพื่อแสดงความสอดคล้องระหว่างการคำนวณพลศาสตร์ของไหลและมาตรฐานการคำนวณแรงลม