Nowe laboratorium inżynierii wiatrowej z tunelem aerodynamicznym z warstwą przyścienną, umożliwiającą symulację wiatru w warstwie przyziemnej, zlokalizowane jest w budynku nr 3a w Krakowie Czyżynach. Jest to budynek wolno stojący, parterowy, częściowo podpiwniczony, o wymiarach w rzucie 31,14; 12,72; 6,50 m.

Widok z boku (a) i z góry (b) tunelu aerodynamicznego przedstawiono na rysunku poniżej.

    Tymi działami inżynierii wiatrowej są zainteresowane następujące wydziały PK: Wydział Inżynierii Lądowej (WIL) – działy: 1, 2, 4, 6; Wydział Inżynierii Środowiska (WIŚ) – działy: 1, 4, 5; Wydział Architektury (WA) – dział 4 i częściowo działy 1 i 2; Wydział Mechaniczny (WM) – dział 3, 5 oraz częściowo dział 1. Ponadto wymienione działy inżynierii wiatrowej stanowią obszar zainteresowania inżynierów konstruktorów, architektów, urbanistów, specjalistów z dziedziny wentylacji i inżynierii środowiska, inżynierów mechaników i innych.

Rodzaj prowadzonych prac eksperymentalnych i obliczeniowych będzie następujący:

• prace dydaktyczne – wykłady, laboratoria, studia podyplomowe, kursy szkoleniowe, prace dyplomowe (WIL, WIŚ, WA, WM);
• studia i badania naukowe (WIL – głównie, WIŚ, WA, WM);
• prace naukowo-badawcze (w tym granty KBN) na potrzeby gospodarki narodowej oraz zleceniodawców indywidualnych i zbiorowych;
• prace usługowe, konsultacje, ekspertyzy i opinie oraz prace normalizacyjne i kodyfikacyjne na zlecenia indywidualne i zbiorowe.

W tunelu aerodynamicznym realizowane będą następujące badania podstawowe:

1. Pomiary prędkości przepływu i jego turbulencji.
2. Pomiary ciśnienia wiatru w przepływie.
3. Pomiary ciśnienia wiatru na ścianach modeli.
4. Pomiary sił i momentów aerodynamicznych działających na cały model lub na sekcję modelu w przepływie płaskim.
5. Pomiary drgań (odpowiedzi) modeli aeroelastycznych.
6. Badania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń.
7. Badania przenoszenia śniegu przez wiatr i jego odkładania się po opadzie i w czasie opadu.

Laboratorium inżynierii wiatrowej wyposażone będzie w kilka komputerów oraz własne i komercyjne programy obliczeniowe, umożliwiające wykonanie prac obliczeniowych dotyczących głównie następujących zagadnień:

• symulacji pola prędkości wiatru dla typowych kategorii chropowatości terenu (programy własne);
• symulacji statycznego i dynamicznego działania wiatru na budowle i konstrukcje według teorii quasi-ustalonej z uwzględnieniem wzbudzenia wirowego i wyznaczenia odpowiedzi statycznej i dynamicznej budowli wieżowych (kominy, wieże, wysokie budynki, maszty, chłodnie kominowe itp.), mostów wiszących i podwieszonych, lekkich kładek dla pieszych i innych budowli i konstrukcji smukłych, w sytuacjach w miarę typowych, lecz nie ujętych normami (programy własne);
• analizy numerycznej niestateczności aeroelastycznej typu dywergencji, galopowania, flatteru skrętnego i giętno-skrętnego, wzbudzenia wirowego w warunkach krytycznego odrywania się wirów, galopowania w śladzie aerodynamicznym itp., smukłych budowli i konstrukcji (programy i ujęcia obliczeniowe własne);
• symulacji numerycznej rozkładu ciśnień wiatru (ewentualnie sił i momentów aerodynamicznych)
i pola prędkości przepływu i opływu powietrza wokół budowli i konstrukcji niepodatnych na dynamiczne działanie wiatru i o prostej geometrii, przy użyciu różnych programów komputerowych burzliwie dziś rozwijającej się numerycznej dynamiki płynów (CFD) lub numerycznej inżynierii wiatrowej (CWE) (programy komercyjne).

    W laboratorium inżynierii wiatrowej z tunelem aerodynamicznym prowadzone będą zajęcia dydaktyczne (wykłady i laboratoria, studia podyplomowe, kursy szkoleniowe) dla czterech wydziałów PK. Tematyka tych zajęć będzie zróżnicowana na poszczególnych wydziałach i dotyczyć będzie głównie następujących zagadnień:
• podstaw teorii badań modelowych (podobieństwo geometryczne ciał, podobieństwo pól i zjawisk fizycznych, kryteria podobieństwa dynamicznego przepływów i innych zjawisk w inżynierii wiatrowej, tunele aerodynamiczne w inżynierii wiatrowej);
• przykładów modelowania warstwy przyziemnej i różnych zjawisk inżynierii wiatrowej w tunelu aerodynamicznym;
• wizualizacji dymowej wraz z rejestracją wideo różnych zjawisk przepływu i opływu powietrza oraz rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w terenie zabudowanym oraz w różnych sytuacjach orograficznych i topograficznych;
• pomiarów termoanemometrycznych prędkości wiatru w warstwie przyściennej;
• pomiarów rozkładu ciśnienia wiatru na ścianach i dachach budynków w aspekcie lokalnych działań wiatru oraz problemów skuteczności działania wentylacji naturalnej budynków w zależności od lokalizacji wywietrzników dachowych;
• pomiarów sił i momentów aerodynamicznych na wadze aerodynamicznej dla modelu sztywnego (budynek, konstrukcja, pojazd itp.) lub modelu aeroelastycznego (model sekcyjny przęsła mostu wiszącego lub powieszonego);
• przetwarzania komputerowego wyników pomiarów;
• symulacji komputerowej różnych zjawisk inżynierii wiatrowej przy użyciu techniki komputerowej.

Prof. dr hab. inż. Andrzej Flaga – Instytut Mechaniki Budowli, WIL, PK