Windcatcher lamellatus flap-fin in facie aedificii constitutus (façade-mounted flap-fin louver windcatcher) est systema ventilationis naturalis quod, differentiis pressionis a vento effectis utens, introitum aeris recentis ab exterioribus in cubiculum atque exitum aeris exhausti per alas flap passivas dirigere intendit. Hoc studium rationem numericam praedictionis trans scalas evolvit, quae ventum referentem intra atmospheric boundary layer aedificii alti cum vento locali faciei circa aedificium orto, atque inde cum volumine ventilationis windcatcher, coniungit. Studium simul adhibet simulationes CFD RANS stationarias per ANSYS Fluent 2025 R1 effectas, principium operationis flap-fin parvae scalae antea experimentaliter comprobatum, validationem fluxus circa aedificium AIJ Case A, atque tres casus CFD plene coniunctos aedificii–windcatcher.

In simulationibus instrumenti separati inter velocitatem horizontalem localem venti \(U_{local}\) et fluxum volumetricum aeris recentis \(Q\) relatio fere linearis \(Q=aU_{local}\) obtenta est; pro windcatcher inventum est \(a=0,193\ \mathrm{m^2}\), atque pro aptatione lineari per originem \(R^2=0,9995\). Hic coefficiens cum coefficiente sine dimensione velocitatis localis venti \(C_{U,p}\), ex modello CFD solius aedificii deducto, coniungitur, ut pro singulis locis faciei candidatis, sine geometria integra instrumenti iterum solvenda, praedictio initialis forma \(Q_{pred}=aC_{U,p}U_{ref}\) fieri possit.

Methodus tamen in omnibus regiminibus fluxus faciei eadem accuratione non functa est. In Case B, ubi fluxus lateralis relative aequabilis aderat, praedictio erat 620,0 L/s, exitus CFD plene coniuncti 611,71 L/s, et error +%1,36. In Case C, ubi impactus ad marginem directionaliter congruus erat, praedictio erat 460,0 L/s, exitus plene coniunctus 472,0 L/s, et error −%2,54. Contra, in Case A, ubi separatio valida et fluxus spatialiter valde inaequalis aderant, velocitas localis ex uno puncto sumpta momentum efficax ad veram aream introitus perveniens repraesentare non potuit; praedictio erat 250,0 L/s, sed exitus plene coniunctus tantum 124,80 L/s, atque error ad +%100,30 ascendit.

In analysi CFD renovationis aeris interioris, sub eadem velocitate venti exterioris 5 m/s, media aetas localis aeris in planis sectionis investigatis erat 111,51 s pro fenestra extrorsum aperiente, 76,55 s pro windcatcher, et 69,14 s pro windcatcher cum anti-short-circuiting device (ASCD). Quamquam ASCD fluxum windcatcher ab 992 L/s ad 920 L/s, id est %7,2, redegit, effugium directum aeris recentis ad proximum exhaustum limitavit atque penetrationem aeris altiorem in cubiculum effecit. Respectu fenestrae, media aetas aeris decrevit %31,4 pro windcatcher et %38,0 pro windcatcher cum ASCD.

Haec resultata non sunt interpretanda quasi successus in situ in aedificio alto plenae scalae. Systema faciei plenae scalae in hoc articulo per CFD aestimatum est. Fundamentum experimentale est mensurae in wind tunnel et in ambitu externo prototypi flap-fin parvae scalae prioris. Fons validationem experimentalem configurationis plenae scalae in facie montatae operi futuro relinquit.

Cur problema investigationis non solum est fenestram aperire?

In ventilatione naturali unius lateris, connexio cubiculorum cum ambitu externo in una tantum facie sita est. Hoc efficit ut differentia stabilis pressionis inter duas facies distinctas, sicut in cross ventilation, difficilius adhibeatur. In aedificiis altis problema adhuc complexius est, quia ventus atmosphericus ad aedificium accedens et ventus localis quem fenestra vel windcatcher re vera experitur non idem sunt. In facie aedificii oriri possunt regio stagnationis, acceleratio ad marginem, separatio fluxus, reattachment, atque recirculatio in regione wake.

Praecipuum problema mechanicum quod investigatores solvere conantur hoc est: in omni loco faciei possibili exemplar CFD altae resolutionis aedificii + instrumenti plene coniunctum currere computationaliter sumptuosum est. Contra, sola velocitas venti atmospherici liberi adhibita aerodynamica localia aedificii neglegit. Studium inter hos duos extremos methodum modularis proponit.

Quomodo Methodus Praedictionis Trans Scalas Operatur?

Methodus primum per CFD aedificii ab instrumento independens velocitatem localem venti in puncto faciei candidato ad ventum atmosphericum referentem refert; deinde responsum \(Q=aU_{local}\) ex CFD instrumenti separati cum hac velocitate locali coniungit, ut fluxum ventilationis praedictum sine geometria integra instrumenti in omni loco solvenda producat.

Quomodo systema flap-fin physice operatur?

Alae flap ut elementa passiva valvulae non-reversae similia operantur. Ubi pressio positiva in aperturis vento expositis oritur, alae pertinentes in directionem introitus aeris recentis aperiuntur. Aperturae leeward, pressionem externam inferiorem habentes, alio statu manent ut fluxum inversum limitent, dum aliae aperturae viam exhaustus constituunt.

Quia instrumentum extra faciem eminet, fontem venti localis iuxta superficiem aedificii capere conatur. Cum cubiculum cum externo tantum per hunc windcatcher conectatur, motor principalis systematis non est differentia pressionis inter varias facies aedificii, sed differentia pressionis quam ipsum instrumentum inter superficies introitus et exhaustus windcatcher creat.

In statu operandi simulato, pars alarum flap introitus 60°, aliae 75° apertae; omnes flap exitus 75° apertae definitae sunt. Fons explicat cur omnes flap introitus ad angulum 75° pervenire non possint: in experimentis prioribus alae contiguae inter se contingebant. Itaque intervallum 60°–75° non est electio aesthetica exemplaris, sed repraesentatio limites mechanice observati aperturae.

Geometria fundamentalis cubiculorum et instrumenti

Cubiculum in studio adhibitum dimensiones 5 m × 5 m × 3 m habet. Quaelibet apertura windcatcher est 175 mm × 280 mm. Systema includit unitatem externam flap-fin, ductum separatum alimentationis cum cubiculo coniunctum, atque viam reditus/exhaustus. In analysi renovationis aeris interioris etiam anti-short-circuiting device (ASCD) aestimatum est, quod destinatur ne aer recens alimentarius directe ad proximum exhaustum brevem circuitum faciat.

Cur sex coetus simulationum distincti adhibiti sunt?

Sub quibus assumptionibus exemplar numericum operatur?

Simulationes factae sunt utens ANSYS Fluent 2025 R1. Solver pressure-based steady-state Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) adhibitus est. Aer incompressibilis et isothermal assumptus est. Aequatio energiae non soluta est, effectus levitatis/buoyancy non inclusi sunt.

Pro turbulentia adhibita sunt model standard \(k-\varepsilon\) et standard wall functions. In nexu pressionis-velocitatis algorithmus SIMPLE; pro momento, energia cinetica turbulenta et rate dissipationis turbulentae adhibita est discretizatio second-order upwind. Aedificium, solum, parietes cubiculorum, ductus et superficies flap definitae sunt ut parietes no-slip.

Criterium residuale convergence pro tribus componentibus velocitatis est \(10^{-4}\); pro continuitate, \(k\) et \(\varepsilon\) est \(10^{-3}\). Postquam hi limites impleti sunt, absentia mutationis systematicae in fluxu alimentationis observato per iterationes additas etiam ut condicio acceptationis solutionis adhibita est.

Aequationes RANS

Aequatio (B1) est aequatio continuitatis pro fluxu incompressibili. \(u_i\) componentem velocitatis mediae, \(x_i\) coordinatam spatialem significat. Aequatio declarat massam in campo fluxus continuo neque amitti neque sponte generari.

Aequatio (B2) est aequatio momenti RANS stationaria. \(\rho\) densitas aeris, \(p\) pressio statica media, \(\mu\) viscositas dynamica molecularis, atque \(\mu_t\) viscositas turbulenta eddy. Pars sinistra transportum momenti per fluxum medium; pars dextra gradientem pressionis et translationem momenti viscosam/turbulentam repraesentat.

In modello standard \(k-\varepsilon\), viscositas turbulenta per \(k\) energiam cineticam turbulentam et \(\varepsilon\) rate dissipationis modelatur. Fons \(C_\mu=0,09\) adhibuit.

Hae duae aequationes bilanctionem productionis, transportus, diffusionis et dissipationis energiae cineticae turbulentae claudunt. In fonte adhibita sunt \(C_{1\varepsilon}=1,44\), \(C_{2\varepsilon}=1,92\), \(\sigma_k=1,0\) et \(\sigma_\varepsilon=1,3\).

Quid coefficiens pressionis indicat?

\(C_p\) differentiam pressionis staticae superficiei per pressionem dynamicam fluxus intrantis sine dimensione exprimit. In simulationibus instrumenti separati \(p_{ref}=0\) assumptum est. Ita capacitas superficierum pressionem creare vel suctionem producere sub diversis velocitatibus venti eadem scala comparari potest.

Profilum introitus atmospheric boundary layer

In simulatione aedificii plenae scalae, \(b=12\) m est gradus referens ad altitudinem installationis windcatcher. \(U_{ref}=4,257\ \mathrm{m\,s^{-1}}\), \(k_{ref}=0,7115\ \mathrm{m^2\,s^{-2}}\), et exponens legis potentiae \(\alpha=0,232\). Hoc profilum velocitatem introitus 5,0 m/s ad altitudinem aedificii 24 m producit.

Rate dissipationis turbulentae ex \(k\) per rationem aequilibrii localis computata est. \(L_{model}\) est scala longitudinis turbulentiae; 0,032 m in validatione scalae exemplaris et 4,8 m in simulationibus plenae scalae adhibita sunt.

Quomodo scala aedificii aucta est?

Aedificium benchmark AIJ Case A e dimensionibus 0,08 m × 0,08 m × 0,16 m geometrice 150 vicibus auctum est ad aedificium referens plenae scalae 12 m × 12 m × 24 m. Fons affirmat hanc translationem geometriam aedificii sine dimensione, formam profili atmospheric boundary layer et loca sampling servavisse.

Computational domain plenae scalae est 252 m × 144 m × 486 m. Ratio studii nititur assumptione structuram fluxus medii bluff-body acutis marginibus, ad Reynolds number satis altum, relative parvam sensibilitatem ad Reynolds number ostendere.

Quomodo sensibilitas retis verificata est?

Pro windcatcher comparata sunt retia crassum, medium et tenue circiter 0,24 million, 1,1 million et 4,04 million cellularum. Ad velocitates venti humiles et medias, curvae ventilationis paene congruerunt. Ad velocitates maximas parvae differentiae visae sunt propter gradientia fortiora ad introitum, louver et marginem aedificii; quia inclinationem generalem non mutaverunt, rete medium in simulationibus posterioribus adhibitum est.

Quam bona est validatio prototypi et fluxus aedificii?

Haec validatio structuram hierarchicalem habet. Experimentum prototypi parvi principium instrumenti flap-fin et CFD scalae instrumenti sustinet; AIJ benchmark campum venti medii circa aedificium sustinet. Ipsum systema integrum plenae scalae in facie montatum experimentaliter validatum non est.

Coefficiens velocitatis localis venti

\(C_{U,p}\) sine dimensione est. \(U_{local}\) est magnitude velocitatis horizontalis localis venti in loco candidato instrumenti; \(U_{ref}\) est ventus atmospheric boundary layer non perturbatus ad eandem altitudinem. \(\theta\) directionem venti incidentis, \(\phi\) locum installationis circa aedificium quadratum, \(z\) altitudinem repraesentat.

In hoc studio \(U_{local}\) est magnitude velocitatis horizontalis computata in puncto respondente centro windcatcher, 1,5 m extra faciem et ad altitudinem installationis 12 m:

Aequatio (2) ostendit quantum fluxus circa aedificium ventum atmosphericum referentem in puncto certo faciei acceleret vel retardet.

Cur responsum instrumenti lineare est?

\(Q\) est fluxus volumetricus aeris recentis intrantis per aperturam alimentationis in parte cubiculorum. In computationibus unitas SI m³/s, in graphis resultatorum L/s adhibita est. \(a\) est coefficiens responsi instrumenti unitate m².

Pro windcatcher separato obtenta sunt \(a=0,193\ \mathrm{m^2}\) et \(R^2=0,9995\). Fons indicat hunc declivitatem circiter 2,44 vicibus declivitate fenestrae windward extrorsum aperientis modellatae maiorem esse.

Secundum explicationem aerodynamicam auctorum, quia geometria fixa in intervallo Reynolds number examinato coefficientes pressionis et fluxus fere constantes servat, differentia pressionis secundum \(U_{local}^2\) et fluxus volumetricus secundum radicem quadratam differentiae pressionis scalantur; coniunctio horum praebet circiter \(Q\propto U_{local}\).

Aequatio praedictionis trans scalas

Aequatio (4) est praecipuum resultatum mechanicum studii. Postquam \(C_{U,p}\) ex CFD solius aedificii pro loco aliquo deductum est, fluxus aeris recentis approximatus computari potest sine geometria singillatim definita flap, ductus et exitus instrumenti in illo loco iterum solvenda.

Ut tamen haec simplificatio valeat, \(U_{local}\) in uno puncto mensum debet fluxum per totam aream efficacem introitus instrumenti satis bene repraesentare. Resultatum Case A demonstrat hanc assumptionem sub separatione valida frangi posse.

Quando Unus Coefficiens Velocitatis Localis Venti Fidelis Est?

Secundum resultata fontis, translatio unius puncti \(C_{U,p}\) bene operatur cum fluxus ad introitum instrumenti perveniens spatialiter relative aequabilis vel saltem directionaliter congruus est; in regionibus validae separationis, recirculationis et graduum velocitatis acutorum requiritur examinatio field-resolved vel CFD plene coniunctum.

Definitio erroris praedictionis

\(\varepsilon_Q\) est error relativus cum signo. Valor positivus indicat methodum simpliciorem praedictionem maiorem quam CFD plene coniunctum dare; valor negativus praedictionem minorem significat.

Methodus et Resultata Investigationis

Tres casus validationis plene coniunctae

Cur Case A defecit?

In Case A instrumentum sub vento 0° in regione fluxus separati et valde inaequalis in centro faciei situm est. Valor \(U_{local}=1,24\) m/s ex uno puncto sumptus momentum area-average quod ad totam aream introitus instrumenti re vera pervenit repraesentare non potuit.

Methodus simplicior 250,0 L/s praedixit, dum CFD plene coniunctum tantum 124,8 L/s produxit. Id est, praedictio circiter duplex est exitus veri plene coniuncti. Hoc est praecipuum nuntium limitationis studii: alta velocitas localis in puncto uno non necessario significat efficacem capturam venti, si momentum venti a facie separatum est.

Cur Case B bene functum est?

In Case B, sub vento incidente 45°, instrumentum in centro faciei lateralis situm est et fluxus relative aequabilis. Cum \(U_{local}=3,08\) m/s et \(C_{U,p}=0,73\), aequatio praedictionem 620,0 L/s dedit; exitus plene coniunctus erat 611,71 L/s. Error +%1,36 indicat velocitatem unius puncti efficacem fluxum quem instrumentum in hoc regimine sentit bene repraesentare.

Cur Case C, quamvis ad marginem situm, bene functum est?

Quia Case C prope marginem aedificii est, non licet simpliciter dicere “locus marginalis malus est”. In hoc casu, quamvis fluxus effectum marginis patiatur, ad introitum instrumenti directe et directionaliter congruenter incidit. Praedictio 460,0 L/s, exitus plene coniunctus 472,0 L/s, et error −%2,54.

Ergo locus installationis non solum secundum magnitudinem \(C_{U,p}\) eligendus est. Fons methodum duorum graduum proponit: primum loca candidata secundum coefficientem velocitatis venti et stabilitatem directionis ordinentur; deinde directio fluxus incidentis et aequalitas spatiali per aream introitus verificentur.

Mechanismus pressionis in windcatcher

Sub velocitate locali uniform introitus 10 m/s fons circiter 60 Pa pressionis dynamicae refert. In duabus superficiebus introitus reperta sunt circiter \(C_p=1,00\) et 0,50; in quattuor superficiebus exhaustus circiter −0,62, −0,63, −0,63 et −0,57.

Coefficiens pressionis introitus area-average est circiter \(C_{p,in}=0,75\), coefficiens exitus \(C_{p,out}=-0,61\), et differentia \(\Delta C_p\approx1,36\). Ad velocitatem localem 5 m/s, pressio statica media introitus 11,18 Pa, exitus −9,70 Pa et pressio cubiculorum 0,74 Pa relata sunt.

Haec dispositio regionem pressionis positivae ad introitum et negativae ad exhaustum creat, praebens potentialem pressionis ad aerem recentem ab introitu in cubiculum et e cubiculo in ductum exhaustus dirigendum.

Quantum intensitas turbulentiae responsum instrumenti mutavit?

Intensitas turbulentiae uniform introitus instrumenti separati mutata est a %1 ad %30. Fons refert in intervallo velocitatis venti explorato fluxum ventilationis computatum maxime circiter %3,4 mutatum esse et tendentiam linearem \(Q-U_{local}\) mansisse.

Hoc non significat “turbulentiam numquam magni momenti esse”. Resultatum solum ad sensibilitatem intensitatis turbulentiae definitam in his simulationibus instrumenti separati steady RANS pertinet. Resultatum Case A demonstrat separationem spatialem et mutationem directionis multo maioris momenti esse posse quam simplicem relationem velocitatis unius puncti.

Exploratio locorum faciei

Coefficientes localis venti circa aedificium deducti sunt pro directionibus venti incidentis 0°, 22,5° et 45° ad altitudinem installationis 12 m. Symmetria rotationis et reflexionis aedificii quadrati hos tres praecipuos fluxus ad perimetrum mappare sinit.

Puncta prope angulum saepe coefficientem velocitatis localis maiorem quam centrum faciei planae ostendere possunt; causa est acceleratio ad marginem. Fons tamen specialiter indicat magnitudinem coefficientis per se ad locum eligendum non sufficere. Si accelerationi angulari validam separationem vel recirculationem adiungitur, alta velocitas puncti ad instrumentum efficaciter transferri non potest.

Quomodo renovatio aeris interioris computata est?

Media aetas localis aeris \(\tau\) per ANSYS Fluent User-Defined Scalar ut scalar passivus soluta est:

\(\tau\) est media aetas localis aeris in secundis. Postquam aer novus cubiculum intrat, quanto diutius intus manet, tanto valor scalaris crescit. Aetas aeris minor significat aerem recentem citius ad punctum vel sectionem pertinentem pervenire atque aerem veterem citius renovari.

\(\Gamma_\tau\) est diffusivitas efficax scalaris aetatis aeris. Viscositas molecularis \(\mu_l\) et viscositas turbulenta \(\mu_t\) respective per numeros Schmidt laminares et turbulentos scalantur. In fonte tam \(Sc_l\) quam \(Sc_t\) valor 0,7 assumptus est.

Plana sectionis ad diversas distantias per cubiculum creata sunt et aetas aeris omnium punctorum solutionis CFD in unoquoque plano mediata est. Praeterea pathline a fonte aeris recentis emissae adhibitae sunt ad visualizandum utrum aer directe ad exhaustum iret.

Quomodo ASCD Renovationem Aeris Melioravit Dum Fluxum Paulo Minuit?

Quia ASCD jet aeris recentis a via brevi directe ad proximum exhaustum eunte deflexit, quamquam fluxus totalis %7,2 decrevit, aerem per maiorem partem cubiculorum circumire fecit; ita media aetas aeris planorum sectionis respectu fenestrae %38,0 decrevit.

Sine ASCD, multae pathline brevis temporis itineris directe ab introitu ad proximum exitum pergunt. Fons hoc manifestum short-circuiting aeris interpretatur. ASCD addito, pars magna linearum ad exitum tendentium in cubiculo circiter 20 secundis vel diutius manet et per latiorem cubiculorum regionem circumit.

Additio ASCD fluxum windcatcher ab 992 L/s ad 920 L/s redegit. Tamen aetas aeris ab 76,55 s ad 69,14 s decrevit. Hoc mechanice magni momenti est: fluxus volumetricus aeris et efficacia ventilationis non sunt eadem mensura performance. Quo aer eat, quam diu in cubiculo maneat, et utrum aer recens short-circuiting ad exhaustum faciat quoque magni momenti sunt.

Conclusiones quas studium sustinet

• Pro windcatcher flap-fin separato, inter velocitatem localem venti et fluxum ventilationis in intervallo examinato relatio fere linearis valde robusta est.
• Coefficiens responsi instrumenti \(a=0,193\ \mathrm{m^2}\) cum \(C_{U,p}\) ex CFD solius aedificii coniungi potest ad celerem prae-explorationem locorum faciei.
• Translatio unius puncti trans scalas in fluxu introitus relative aequabili vel directionaliter congruo ad gradum erroris absoluti %1,36 et %2,54 functa est.
• In valida separatione et recirculatione velocitas localis unius puncti valde fallax esse potest; in Case A error est +%100,30.
• Dispositio flap-fin potest fluxum aeris ordinatum in cubiculo unius lateris creare servans viam directionalem supply–exhaust.
• ASCD, quamvis fluxum totalem paulo minuerit, short-circuiting aeris minuit et renovationem aeris in scala cubiculorum melioravit.
• Structura fontis loco CFD sumptuosi ubi geometria integra instrumenti in quolibet loco candidato solvitur methodum prae-explorationis duorum graduum in regiminibus fluxus idoneis praebet.

Generalizationes quas studium non sustinet

• Studium non demonstrat systema faciei plenae scalae experimentaliter validatum esse in vero aedificio alto.
• Resultata CFD stationaria et isothermal non comprehendunt omnes condiciones venti repentini, gust, thermal buoyancy et stabilitatis atmosphaerae naturalis.
• Ex hoc studio non potest computari vera annua conservatio energiae aedificii, consumptio energiae HVAC aut reductio carbonis.
• Non licet concludere ASCD in omnibus geometriis cubiculorum %38 reductionem aetatis aeris praestare.
• Coefficiens \(a=0,193\ \mathrm{m^2}\) ad alias geometrias windcatcher tamquam constans universalis applicari non potest.
• Basis datorum coefficientium 0°, 22,5° et 45° non sufficit directe pro geometriis aedificiorum irregularibus aut morphologiis urbanis realibus.
• Resultatum Case C non significat “omnes angulos aedificiorum loca idonea ad installationem esse”; congruentia directionis fluxus ad marginem separatim verificanda est.
• Model RANS transient vortex dynamics et motum flap tempore dependentem directe non solvit.

Praecipuae limitationes et campi operis futuri

Fons aperte indicat basin datorum coefficientium limitatam esse ad aedificium quadratae sectionis separatum, tres angulos venti incidentis, atmosphaeram neutralem, fluxum isothermal et stationarium. Aedificia irregularia, structurae circumstantes, morphologia urbana realis, stratificatio atmosphaerica non-neutralis et ventus transient separatim examinanda sunt.

Apertio et clausio dynamica flap per tempus in CFD stationario praesenti non modellata sunt. Quia experimenta priora ostenderunt alas leves ad velocitates humiles celeriter ad positiones mechanice apertas pervenire et transitionem intermediam intra angustam velocitatis regionem fieri, flap per status fixos apertos/clausos repraesentata sunt.

Pro systemate plenae scalae, anchoring structuralis, drainage aquae, sonitus ambitus externi et alarum, securitas ignis/fumi, clausura in vento alto et damna addita pressionis a filtris aut componentibus recuperationis caloris nondum sunt validationes designandi solutae; fons ea ut argumenta evolutionis mechanicae enumerat.

Fons etiam validationem experimentalem systematis faciei plenae scalae, condiciones introitus transient, motum flap dynamicum et modeling altioris fidelitatis inter opera futura ponit.

Quid hoc ad applicationem significat?

Praecipuum commodum applicationis studii non est numerus universalis performance forma “hoc instrumentum tantum aeris in omni facie praebet”. Commodum est propositio methodi prae-explorationis consciae regiminis fluxus, qua loca installationis faciei minore impensa computationali ordinari possunt.

Primo gradu, coefficientes venti locales locorum candidatorum per CFD solius aedificii vel aliam aestimationem venti urbani validatam deduci possunt. Secundo gradu, puncta coefficientibus altis non solum secundum magnitudinem velocitatis sed etiam secundum stabilitatem directionis fluxus incidentis et aequalitatem spatialem examinantur. Regiones separatae aut recirculantes removentur vel ad CFD plene coniunctum speciale mittuntur.

Haec ratio fundamentum aerodynamicum praebere potest viae aeris recentis directionaliter moderatae, quae in futuro cum componentibus tractationis aeris parvi consumptus, ut recuperatio caloris, filtratio aut evaporative cooling, coniungi possit. Verumtamen damna realia pressionis et performance energetica horum componentium in hoc studio non mensa sunt.

Nota de Fonte et Methodo

Studium originale: Cross-scale prediction of façade mounted flap fin windcatcher performance for high-rise single-sided ventilation.

Auctores — PDF impositum: Jiaxiang Li; Yongfei Zhao; Bingchao Zhang; Sirui Wu; John Calautit; Cruz Y. Li; Yukio Tamura.

Auctor correspondens: Bingchao Zhang, School of Civil Engineering, Chongqing University; bingchao.zhang@cqu.edu.cn.

Contributio aequalis: In PDF fonte nulla declaratio contributionis aequalis/co-primi auctoris reperta est.

Affiliationes: School of Civil Engineering, Chongqing University, China; State Key Laboratory of Climate Resilience for Coastal Cities, Department of Civil and Environmental Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong SAR, China; Chongqing Engineering (Group) Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, China; The Bartlett, Faculty of the Built Environment, University College London, London, United Kingdom; Center for Low-Altitude Wind Engineering (cLAW), State Key Laboratory of Safety and Resilience of Civil Engineering in Mountain Areas, China; Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhuhai), China.

Genus fontis: Investigatio numerica mechanica CFD innixa; preprint validatione prototypi experimentaliter prioris et validatione benchmark suffultum.

Status recensionis: PDF aperte fert “This preprint research paper has not been peer reviewed”; versio examinata non est peer reviewed.

Platforma: SSRN.

Numerus SSRN abstract: 7624358.

DOI: 10.2139/ssrn.7624358.

Dies posting SSRN: 17 Octobris 2026.

Ephemeris / volumen / numerus: Fasciculus examinatus non est version of record ephemeridis; notitia ephemeridis, voluminis et numeri huic preprint non applicatur.

Vinculum officiale: https://ssrn.com/abstract=7624358

Differentia in registro bibliographico: PDF impositum nomina Yongfei Zhao et John Calautit sic reddit. SSRN web meta record easdem personas “Yong Fei Zhao” et “John Calautite” ostendit. In hoc articulo Verianla forma nominum in PDF imposito adhibita est; differentia non occultata.

Licentia: In PDF imposito et registro bibliographico SSRN verificato nulla licentia Creative Commons reperta est quae reutilizationem figurarum articuli aperte permittat. Ideo imagines CFD fontis, photographiae prototypi et design graphici non sunt copiati; relationes scientificae per HTML/SVG et tabulas independentes denuo expressae sunt.

Software: ANSYS Fluent 2025 R1.

Solver: Pressure-based steady-state RANS; standard \(k-\varepsilon\); standard wall functions; SIMPLE; second-order upwind.

Assumptiones praecipuae: Aer incompressibilis, fluxus isothermal, aequatio energiae non soluta, buoyancy non inclusa, introitus stationarius, superficies solidae no-slip.

Convergentia: Pro componentibus velocitatis \(10^{-4}\); pro continuitate, \(k\) et \(\varepsilon\) \(10^{-3}\); praeterea condicio ut fluxus alimentationis in iterationibus additis mutationem systematicam non ostendat.

Atmospheric boundary layer: \(U_{ref}=4,257\ \mathrm{m/s}\) @ 12 m; \(k_{ref}=0,7115\ \mathrm{m^2/s^2}\); \(\alpha=0,232\); velocitas introitus ad 24 m altitudinis 5,0 m/s.

Aedificium referens plenae scalae: 12 m × 12 m × 24 m; translatio scalae 150 vicium geometriae exemplaris AIJ.

Computational domain: 252 m × 144 m × 486 m.

Directiones venti incidentis: 0°, 22,5° et 45° in mappatione faciei aedificii solius.

Fundamentum experimentale prototypi: Prototype flap-fin parvae scalae prioris in open wind tunnel et experimento ambitus externi in campus University of Nottingham probatum est. Haec data non sunt performance experimentalis directa systematis faciei plenae scalae in hoc articulo.

Disponibilitas datorum: Indicat data quae inventa studii sustinent ex auctore correspondente rationabili petitione obtineri posse.

Financiatio: National Natural Science Foundation of China, Project 52221002; 111 Project of the Ministry of Education and the Bureau of Foreign Experts of China, No. B18062; Chongqing Municipal Joint Action Program for Enterprise Key Technology Development, CSTB2025TIAD-qykjggX0296; “Belt and Road” iUNRC Innovation Fund / Fundamental Research Funds for the Central Universities, 2024CDJYDYL007; New Chongqing “One Plan” Outstanding Scientist Project, CSTB2024YCJH-KYXM0053.

CRediT / contributiones auctorum: In PDF imposito nulla separata CRediT authorship contribution statement reperta est.

Conflictus utilitatum: In PDF imposito nulla separata et aperta declaratio competing interests / conflict of interest reperta est. Itaque declaratio quae in fonte non est, “nullus conflictus utilitatum est”, non addita est.

Limitationis methodologicae fundamentum: Configuratio faciei plenae scalae sub condicionibus CFD aedificii quadrati separati, atmosphaerae neutralis, fluxus stationarii et isothermal aestimata est. Experimentum verum aedificii plenae scalae, thermal buoyancy, atmosphaera non-neutralis, effectus aedificiorum circumstantium, structurae transient gust/vortex et motus dynamicus flap in hoc studio non sunt validati.

Idoneitas Verianla Live / Live Figure: Partim idonea. Fluxus reference ABL → local façade wind → device response → predicted flow rate idoneus est ut animatio processus source-derived parametrorum fixorum. Resultata fontis A/B/C etiam ut comparatio source-faithful animari possunt. Usuario non licet parametra physica mutando novum resultatum CFD generare.