دراسة الضغط المستحث بالرياح على سقف جملوني منخفض الميل بزاوية 8 درجات باستخدام الفحوصات المختبرية والمحاكاة العددية

محتوى المقالة الرئيسي

Ashraf Hameed Alsalmani
Salah R. Al-Zaidee

الملخص

 يهدف هذا البحث إلى دراسة الضغوط المستحثة بالرياح على سقف جملوني منخفض الميل بزاوية 8 درجات باستخدام اختبارات نفق الرياح والمحاكاة العددية ببرنامج ANSYS Fluent. يمثل السقف المدروس أحد أشكال أسقف المباني المنخفضة الارتفاع وفق تصنيف ASCE/SEI 7. تم فحص أربع حالات للسقف، شملت السقف المغلق، والسقف ذي فتحة واحدة، والسقف ذي الفتحتين، والسقف ذي الأربع فتحات. أجريت الاختبارات المختبرية تحت الظروف نفسها داخل نفق رياح مفتوح الدائرة في كلية الهندسة، جامعة بغداد، وبسرعة رياح مرجعية ثابتة مقدارها 38 م/ثا. تم قياس الضغوط السطحية باستخدام نقاط ضغط موزعة على الجدار المواجه للرياح، والجدار الخلفي، وسطوح السقف الجملوني، ثم حُسبت معاملات الضغط المناظرة. كما تم بناء نموذج عددي ثلاثي الأبعاد باستخدام صياغة RANS للجريان المستقر غير القابل للانضغاط في ANSYS Fluent 2025 R1 مع نموذج الاضطراب القياسي k–ε. أظهرت النتائج أن زيادة عدد الفتحات في السقف أدت إلى تعزيز التفاعل بين الجريان المنفصل الخارجي والحجم الهوائي الداخلي، مما سبب إعادة توزيع واضحة للضغط على سطح السقف. كما أظهرت نتائج المحاكاة العددية توافقاً جيداً جداً مع القياسات المختبرية، إذ بلغت قيمة معامل التحديد R² = 0.996، بينما بلغت RMSE ≈ 0.069 وME ≈ 0.051. وتشير النتائج إلى أن فتحات السقف تؤثر بشكل ملحوظ في الاستجابة الديناميكية الهوائية لضغوط الرياح على الأسقف الجملونية المنخفضة الارتفاع، لذلك ينبغي أخذها بنظر الاعتبار عند تقييم ضغوط الرياح المؤثرة على الأسقف.

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.downloads##

##plugins.themes.bootstrap3.displayStats.noStats##

تفاصيل المقالة

القسم

Articles

كيفية الاقتباس

"دراسة الضغط المستحث بالرياح على سقف جملوني منخفض الميل بزاوية 8 درجات باستخدام الفحوصات المختبرية والمحاكاة العددية" (2026) مجلة الهندسة, 32(9), ص 219–239. doi:10.31026/j.eng.2026.09.10.

المراجع

Al Salmani, A.H., Al Zaidee, S.R., Al-Hasany, E.G., and Abdulhameed, S.A., 2019. Using BIM and virtual wind tunnel to investigate wind induced loads on steel agriculture buildings. AUS, 26(4), pp. 358–367. https://doi.org/10.33329/aus.2019.n26.4.49.

ANSYS Inc., 2025. ANSYS Fluent Theory Guide. Canonsburg, Pennsylvania, USA: ANSYS Inc.

ASCE, 2022. Minimum design loads and associated criteria for buildings and other structures. Reston, VA: American Society of Civil Engineers.

Aynsley, R.M., Melbourne, W.H., and Vickery, B.J., 1977. Architectural Aerodynamics. London: Applied Science Publishers.

Blocken, B., 2014. 50 years of computational wind engineering: past, present and future. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 129, pp. 69–102. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2014.03.008.

Cermak, J.E., 2003. Wind-tunnel development and trends in applications to civil engineering. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 91(3), pp. 355–370. https://doi.org/10.1016/S0167-6105(02)00396-3.

Cook, N.J., 1985. The Designer’s Guide to Wind Loading of Building Structures. London: Butterworths.

Demir, H., and Aktepe, B., 2025. Investigation on the effect of opening size and position on wind-driven cross-ventilation in an isolated gable roof building. Applied Sciences, 15(11), P. 6190. https://doi.org/10.3390/app15116190.

Dyrbye, C., and Hansen, S.O., 1997. Wind Loads on Structures. Chichester: John Wiley and Sons.

Ferziger, J.H., and Peric, M., 2002. Computational Methods for Fluid Dynamics. Berlin: Springer.

Fox, R.W., Pritchard, P.J., and McDonald, A.T., 2015. Introduction to Fluid Mechanics. Hoboken, NJ: Wiley.

Franke, J., Hellsten, A., Schlünzen, H., and Carissimo, B., 2007. Best Practice Guideline for the CFD Simulation of Flows in the Urban Environment. Brussels: COST Office.

Ginger, J.D., Holmes, J.D., and Kopp, G.A., 1997. Effect of building volume and opening location on internal pressures. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 72, pp. 73–84.

Holmes, J.D., 2020. Wind Loading of Structures. 4th ed. Boca Raton: CRC Press.

Holmes, J.D., and Ginger, J.D., 2012. The gust wind speed duration in AS/NZS 1170.2. Australian Journal of Structural Engineering, 13, pp. 207–217. https://doi.org/10.7158/13287982.2012.11465111.

Kawai, H., and Nishimura, G., 1996. Characteristics of fluctuating suction and conical vortices on a flat roof in oblique flow. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 60, pp. 211–225.

Kopp, G.A., Oh, J.H., and Inculet, D.R., 2008. Wind-induced internal pressures in houses. Journal of Structural Engineering, 134(7), pp. 1129–1138. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2008)134:7(1129).

Lateb, M., Masson, C., Stathopoulos, T., and Bedard, C., 2013. Comparison of various types of k-epsilon models for pollutant emissions around a two-building configuration. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 115, pp. 9–21. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2013.01.001.

Launder, B.E., and Spalding, D.B., 1974. The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3, pp. 269–289. https://doi.org/10.1016/0045-7825(74)90029-2.

Lee, B.E., 1975. The effect of turbulence on the surface pressure field of a square prism. Journal of Fluid Mechanics, 69(2), pp. 263–282. https://doi.org/10.1017/S0022112075001437.

Li, M., Zhang, X., Bao, Y., Lin, J., Pei, C., Cheng, X., and Ma, C., 2025. The influence of roof opening and closure on the overall wind pressure distribution of airport terminal roof. Buildings, 15(5), P. 735. https://doi.org/10.3390/buildings15050735.

Melbourne, W.H., 1979. Turbulence effects on maximum surface pressures: a mechanism and possibility of reduction. In Proceedings of the 5th International Conference on Wind Engineering, Fort Collins, Colorado, USA, pp. 541–552. https://doi.org/10.1016/B978-1-4832-8367-8.50055-3.

Munson, B.R., Young, D.F., and Okiishi, T.H., 2013. Fundamentals of Fluid Mechanics. Hoboken, NJ: Wiley.

Murakami, S., 1997. Current status and future trends in computational wind engineering. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 67–68, pp. 3–34. https://doi.org/10.1016/S0167-6105(97)00230-4.

Nozawa, K., and Tamura, T., 2002. Large eddy simulation of the flow around a low-rise building immersed in a rough-wall turbulent boundary layer. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 90(10), pp. 1151–1162. https://doi.org/10.1016/S0167-6105(02)00228-3.

Palutikof, J.P., Brabson, B.B., Lister, D.H., and Adcock, S.T., 1999. A review of methods to calculate extreme wind speeds. Meteorological Applications, 6(2), pp. 119–132. https://doi.org/10.1017/S1350482799001103.

Richards, P.J., and Hoxey, R.P., 1993. Appropriate boundary conditions for computational wind engineering models using the k–ε turbulence model. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 46–47, pp. 145–153. https://doi.org/10.1016/0167-6105(93)90124-7.

Richards, P.J., and Norris, S.E., 2011. Appropriate boundary conditions for computational wind engineering models revisited. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 99(4), pp. 257–266. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2010.12.008.

Simiu, E., and Scanlan, R.H., 1996. Wind Effects on Structures. New York: John Wiley and Sons.

Solari, G., 1993. Gust buffeting. I: peak wind velocity and equivalent pressure. Journal of Structural Engineering, 119(2), pp. 365–382. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1993)119:2(365).

Stathopoulos, T., 1984. Wind loads on low-rise buildings: A review of the state of the art. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 9, pp. 119–135.

Tamura, T., 2008. Towards practical use of LES in wind engineering. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96(10–11), pp. 1451–1471. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2008.02.034.

Tieleman, H.W., 2003. Wind tunnel simulation of wind loading on low-rise structures: A review. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 91(12–15), pp. 1627–1649. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2003.09.021.

Tominaga, Y., Mochida, A., Yoshie, R., Kataoka, H., Nozu, T., Yoshikawa, M., and Shirasawa, T., 2008. AIJ guidelines for practical applications of CFD to pedestrian wind environment around buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96(10–11), pp. 1749–1761. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2008.02.058.

Versteeg, H.K., and Malalasekera, W., 2007. An Introduction to Computational Fluid Dynamics. Harlow: Pearson.

White, F.M., 2016. Fluid Mechanics. New York: McGraw-Hill Education.

المؤلفات المشابهة

يمكنك أيضاً إبدأ بحثاً متقدماً عن المشابهات لهذا المؤلَّف.