The Weather Research and Forecasting Model was used to study its accuracy and representation in modelling a study area within a complex wind system as well as the effects on the model when using different input data and physics schemes. The complex wind system consists of diurnal mesoscale effects from the nearby Pyrenees mountain range and diurnal effects from the planetary boundary layer. A total of six different simulations were performed. The model was able to represent the study area but the results could be improved as there were inaccuracies in wind speed and wind direction associated with the planetary boundary layer. The model was especially challenged at predicting the wind speed and wind direction in the layer from the top of the planetary boundary layer to few hundred meters above it. The comparisons based on planetary boundary layer height is however complicated by the fact that there are different definitions in effect. The choice of model physics schemes and input data led to some differences in the results and warrants consideration when conducting similar simulations. / Prognosmodellen WRF (Weather Research and Forecasting Model) användes för att undersöka hur väl den kunde representera ett område inom ett komplext vindsystem och även hur modellen påverkas av olika val vad gäller drivningsdata och fysikscheman. Det som utgör det komplexa vindsystemet är dygnsvarierande effekter från det atmosfäriska gränsskiktet och dygnsvarierande mesoskaliga effekter från den närliggande bergskedjan Pyrenéerna. Totalt genomfördes sex olika simuleringar. Prognosmodellen kunde representera området men med förbättringsbara resultat eftersom det fanns fel i vindhastighet och vindriktning relaterande till det atmosfäriska gränsskiktet. Modellen var speciellt utmanad i förutsägandet av vindhastighet och vindriktning i ett lager några hundra meter ovanför det atmosfäriska gränsskiktet. En tolkning baserad på atmosfärisk gränsskiktshöjd är dock svår eftersom det fanns flera definitioner var toppen på det atmosfäriska gränsskiktet låg. Val om prognosmodellens fysikscheman och drivningsdata orsakade en skillnad i resultat sinsemellan. Dessa val bör därför noggrannt uppmärksammas för simuleringar under liknande förutsättningar.

The effect of building geometry on the wind environment of cities is such that it can cause problems like wind danger, discomfort and poor ventilation of airborne pollutants. Computational fluid dynamics (CFD) can play a role in assessing changes in wind environment caused by building projects before realisation at little cost. However, the current state-of-the-art methods, RANS and LES, force a steep trade-off between accuracy and computational cost, and neither method is truly predictive. Time-resolved adaptive direct finite element simulation (DFS) is a method for CFD that is predictive and automatically optimises the mesh for a goal quantity, making it both efficient and accurate. In this thesis, DFS was implemented in FEniCS and used on basic validation cases to provide a proof of concept for the use of this method in the building aerodynamics, on resources freely available to anyone. The results show that the method is accurate to within 10% of the validation data with respect to the goal quantity. Visually, the expected flow features are clearly identifiable. DFS was successfully applied to a relatively complicated building geometry, with a total computation time of about 120 core-hours. We conclude that DFS has significant potential as a method for evaluating urban wind environments. Furthermore, because of its ease of use and lack of parameters, DFS can play an important role in helping architects, designers and students understand the effect of urban geometries on the wind environment. This report provides a basis for further research on DFS for building aerodynamics, as validation on more diverse urban geometries is still necessary. / Effekten av byggnaders form och geometri är så viktig att den kan ge problem för ventilation av t.ex. föroreningar, för energieffektivitet, och för vindfaror med t.ex. hög vindhastihet som kan vara farligt eller skapa obehag. Beräkningsströmningsdynamik (CFD) kan ha en roll i bedömningen av byggnadsprojekt i ett tidigt skede till liten kostnad. Dock är de etablerade och ledande metodikerna, RANS och LES, inte prediktiva och tvingar fram en kompromiss mellan beräkningskosnad och noggrannhet. Vår metodik “Time-resolved adaptive direct finite element simulation” (DFS) är en metod för CFD som är prediktiv och automatiskt optimerar beräkningsnätet (och därmed beräkningskostnaden) för en given målkvantitet, som ger både effektivitet och noggrannhet. I denna avhandling implementerades DFS i FEniCS och användes i grundläggande valideringsfall för att ge ett proof of conceptför användning av denna metod i byggnadsaerodynamik, på resurser som är fritt tillgängliga för alla. Resultaten visar att metoden är korrekt inom 10% av valideringsdata med avseende på målkvantiteten. Visuellt är de förväntade flödesfunktionerna tydligt identifierbara. DFS applicerades framgångsrikt på en relativt komplicerad byggnadsgeometri med en total beräkningstid på cirka 120 kärntimmar, vilket är en försumbar kostnad. Vi drar slutsatsen att DFS har en betydande potential som metod för utvärdering av stadsvindmiljöer. Dessutom, på grund av dess användarvänlighet och frihet från parametrar, kan DFS spela en viktig roll för att hjälpa arkitekter, designers och studenter att förstå effekterna av stadsgeometrier på vindmiljön. Denna rapport ger en grund för vidare forskning om DFS för aerodynamik, eftersom validering av mer olika stadsgeometrier fortfarande är nödvändig.