Rezime

Vetar je moćna prirodna sila koja predstavlja izazove, ali i mogućnosti u urbanim sredinama. Raspored ulica i geometrija zgrada oblikuju složene obrasce toka vetra. Ova disertacija istražuje kako ti obrasci utiču na ubiranje energije vetra u urbanim sredinama i opterećenje vetrom na visoke zgrade, pružajući smernice za održivo urbanističko planiranje i dizajn. Za proučavanje strujanja vetra mogu se koristiti dva pristupa: eksperimentalni i numerički. Ovo istraživanje se fokusira na metodu simulacije velikih vrtloga (LES), visoko-preciznu numeričku tehniku, primenjenu na proučavanje toka vetra oko visokih zgrada, bilo izolovanih ili u klasteru od pet. Postojeća ispitivanja u aerotunelu se koriste za validaciju numeričkih simulacija. Analiziraju se dva ugla vetra (0°/45°) i dva tipa krova (ravan/zakošen). Rezultati ukazuju da zakošeni krovovi imaju veći potencijal energije vetra od ravnih, jer stabilizuju tok i stvaraju zone velike brzine sa niskom turbulencijom. U klasterima, uticaj susednih objekata može dodatno povećati energetski potencijal. Takođe, kao najpogodnije su se pokazale vetroturbine sa vertikalnom osom. Za opterećenje vetrom, predložen je okvir za validaciju procenjenih vršnih koeficijenata pritiska iz LES-a. Analiza nepouzdanosti iz 11 sati eksperimentalnih podataka pokazuje da kraće LES simulacije (npr. 25 min) pouzdano predviđaju ove vrednosti. Statistička analiza ukazuje da je Gumbelov metod pouzdaniji od metode prekoračenja praga. Odstupanja između LES-a i eksperimenata u blizini navetrenih ivica krova ističu potrebu za validacijom svakog posmatranog slučaja. LES je potvrđen kao efikasan metod za simulaciju strujanja vetra u urbanim sredinama. Buduća istraživanja treba da uključe detaljniju geometriju modela, složenija okruženja i unaprede procenu vršnih pritisaka. Esencijalni korak napred u primeni LES-a je razvoj zvaničnih smernica za kreiranje i validaciju simulacija.