Heiti verkefnis : 

CFD líkanreikningar á vindi í flóknu landslagi

Verkefnastjóri : 

Örn Dúi Kristjánsson

Stutt lýsing á verkefninu:

Ísland er vindasamt land og vel þekkt að vindur getur haft mikil áhrif á samgöngur á landi. Út frá öryggisjónarmiðum eru það helst sviptivindar og skafrenningur sem hafa áhrif á vegasamgöngur, en að auki hefur vindur áhrif á dreifingu svifryksmengunar og umferðarhávaða svo dæmi séu nefnd. Þá eru ótalin áhrif vinds á samgöngur á sjó og hafnarstarfsemi. Í öllum þessum þáttum hefur landslag áhrif á ríkjandi vindafar eins og mörg fyrri rannsóknarverkefni hafa bent á [1-3]. 

Landslag hefur mikil áhrif á vind og breytir bæði styrk hans og stefnu. Því getur verið erfitt að meta með áreiðanlegum hætti vindafar á stóru svæði eða löngum vegarkafla út frá mælingum á einni veðurstöð eða jafnvel mörgum veðurstöðvum.

Í þessu verkefni verður sjónum aðallega beint að áhrifum vinds á vegasamgöngur m.t.t. sviptivinda og skafrennings, nánar tiltekið hvernig megi fá betri mynd af breytileika vinds í flóknu landslagi. Sett verður upp tölulegt straumfræðilíkan (e. CFD) með tiltölulega hárri upplausn, sem getur reiknað vind niður í ~10 m skala. Valin verða tilraunasvæði þar sem hægt er að prófa líkanið á þekktum veðuratburðum og sannreyna það með samanburði við mælingar.

Áhersla verður lögð á að sannreyna með ítarlegum hætti að líkanið gefi raunhæfa mynd af breytileika vinds á smáum skala. Í hugsanlegum framhaldsverkefnum væri hagnýting líkansins könnuð til hlítar m.t.t. sviptivinda, skafrennings og e.t.v. fleiri notkunarmöguleika á borð við eftirvinnslu (e. postprocessing) á vindaspá. Þar með væri hægt með auknu öryggi og aukinni nákvæmni að greina hættusvæði og líkur á snjósöfnun. Einnig mætti nýta slík líkön við mat á veglínum við undirbúning vegagerðarverkefna.

1. Skúli Þórðarson, Jónas Þór Snæbjörnsson. Umferðarslys og vindafar, áfangaskýrsla I og II. 2004, 2006. 
2. Skúli Þórðarson. Handbók um snjóhönnun vega, 1. útgáfa. 2007.
3. Einar Sveinbjörnsson. Gerð vindhviðu kortaþekju fyrir helstu þjóðvegi. 2021.

Tilgangur og markmið:

Vindur hefur mikil áhrif á vegasamgöngur á Íslandi, en breytileika vinds í flóknu landslagi fylgir mikil óvissa. Markmið þessa verkefnis er að lágmarka þessa óvissu með uppsetningu reiknilíkans sem hermir áhrif landslags á vind. Þetta fellur vel að áherslum Rannsóknarsjóðs fyrir árið 2023 á sviði umferðaröryggis og rennir stoðum undir aðra þætti í starfsemi Vegagerðarinnar, svosem vetrarþjónustu og vegahönnun. Í samgönguáætlun og umferðaröryggisáætlun 2024-2038 er enn fremur sérstök áhersla lögð á að auka umferðaröryggi og vandaðan undirbúning framkvæmda. Þá styður verkefnið við markmið 4.2.1 í nýbirtum drögum að hvítbók um samgöngumál sem snýr að notkun skjólbelta við þjóðvegi til að draga úr vindi sem og markmið 3.2.2 um öruggar samgöngur, enda er nauðsynlegt að fá áreiðanlegt mat á staðbundið vindafar þegar ráðist er í aðgerðir til að bæta öryggi vega m.t.t. vinds.

Draga má saman markmið verkefnisins í eftirfarandi rannsóknarspurningar:

• Er hægt að reikna út breytileika vinds í flóknu landslagi eins og fyrirfinnst hér á landi, þannig að það gagnist sem best við hönnun og/eða rekstur samgönguinnviða?
• Hversu áreiðanlegir eru slíkir útreikningar, og hvaða þættir hafa áhrif á óvissuna?
• Hvaða einföldunum er hægt að beita og hver er fórnarkostnaður þeirra?
• Hver er ávinningur nýrrar aðferðafræði fyrir starfsemi Vegagerðarinnar?

Með því að svara þessum spurningum er hægt að skapa traustan grunn, sem nýta má til að þróa áreiðanlegar lausnir sem hafa beina hagnýtingu við rekstur og framkvæmdir Vegagerðarinnar. Afrakstur verkefnisins verður þannig vel sannreynd og auðnýtanleg aðferðafræði sem hægt verður að nýta á margvíslegan hátt.