256x
001871
17.1.2024

Interpolační metody pro experimentálně naměřené tlaky v programu RWIND 2

Programy RWIND 2 a RFEM 6 lze nyní použít pro výpočet zatížení větrem z experimentálně naměřených tlaků od větru na plochách. V zásadě jsou k dispozici dvě interpolační metody pro rozložení tlaků měřených v izolovaných bodech po plochách. Vhodnou metodou a nastavením parametrů lze dosáhnout požadovaného rozdělení tlaku.

Úvod

Pokud se navrhuje složitá konstrukce a k dispozici jsou experimentální údaje o tlacích na plochách způsobených větrem, je možné je použít při statické analýze pomocí programů RFEM 6 a RWIND 2.

Nejdříve je třeba zadat naměřené údaje z tlakových sond v jejich polohách na modelu. To je možné buď v programu RFEM 6 (viz článek 1870 v databázi znalostí) nebo přímo v samostatném programu RWIND (jako verifikační data).

Zadání poskytuje programu diskrétní informace o tlacích. Pro výpočet zatížení větrem a statickou analýzu je ovšem třeba rozložit hodnoty tlaku na plochy konstrukce. To se provádí v programu RWIND 2. CFD výpočet vždy probíhá na pozadí, aby se vytvořila vhodná síť a umožnila se verifikace experimentálních dat (pokud se ovšem provádí pouze statická analýza z naměřených dat, nejsou výsledky CFD výpočtu důležité a jeho konvergence není nutná).

Mějte prosím na paměti, že interpolace není založena na skutečných fyzikálních dějích a její věrohodnost silně závisí na počtu (resp. hustotě) tlakových sond. Nicméně i z omezeného počtu tlakových sond lze navrhnout rozdělení tlaku, jehož kvalita závisí na odborných znalostech a zkušenostech uživatele. Pamatujte, že tyto interpolační metody jsou pouze nástrojem pro rozložení tlaku na plochu bez ohledu na fyzikální podstatu jevu.

Pracovní postup v programu RWIND 2

Nejdříve na svém modelu definujte bodové sondy. V programu RWIND 2 je možné definovat několik bodů v jedné bodové sondě. To je vhodné, pokud mají všechny body stejné vlastnosti (omezení na zóny atd.). Pro experimentální data je vhodný typ sond na původním modelu. Zaškrtněte možnost "Verifikační data" a ve sloupci "ver_p" zadejte naměřené tlaky (obrázek 1).

Omezení na zóny

Tlak způsobený větrem je výrazně závislý na směru větru. Je zřejmé, že tento tlak se výrazně liší v závislosti na orientaci plochy vůči směru větru. Proto je vhodné interpolovat tlak vždy na určitou plochu. V programu RWIND lze každou sondu vztáhnout na jednu nebo více specifických zón (obrázek 2).

Zóny musí být definovány před výpočtem. Na jedné ploše lze vytvořit několik zón, například podobným způsobem jako je dáno normou pro jednoduché konstrukce (obrázek 3) nebo podle předběžného CFD výpočtu.

Interpolační metody

V programu RWIND jsou k dispozici dvě metody interpolace: difuzní interpolace a Gaussovský interpolační filtr. Pro všechny sondy musí být vybrána pouze jedna metoda.

Difúzní metoda roznáší hodnoty tlaku od „zdrojového“ bodu na plochu. Je vhodná pro hustou síť měřicích bodů (obrázek 4). U tenkých otevřených konstrukcí metoda zohledňuje stranu desky. Metoda je závislá na hustotě sítě.

Na druhé straně Gaussův interpolační filtr interpoluje hodnoty okolo "zdroje" ve 3D. Proto není vhodný pro tenké otevřené konstrukce, protože ovlivňuje obě strany plochy. U uzavřených konstrukcí (budovy atd.) je tato metoda vhodná (obrázek 5).

Parametry Gaussovy metody řídí výsledné rozložení.
Rádius udává, do jaké vzdálenosti "zdroj" ovlivňuje okolní oblast. Pokud je poloměr větší než zóna omezující interpolaci, lze z jedné sondy vytvořit téměř konstantní průběh (obrázek 6). Na druhé straně, pokud je poloměr větší než vzdálenost mezi sondami a je použit malý faktor ostrosti, je výsledná hodnota v příslušné sondě ovlivněna sousední sondou.

Faktor ostrosti řídí strmost přechodu mezi sondami. Vyšší faktory způsobují ostřejší přechod (obrázek 7).

Závěr

Interpolace experimentálních dat umožňuje použití naměřených hodnot tlaků způsobených větrem ve statické analýze. Experimentální hodnoty lze zadat buď v programu RFEM 6, nebo přímo v programu RWIND 2. Interpolační metody nejsou založeny na fyzikálním principu, na rozdíl od CFD. Jedná se pouze o nástroje pro interpolaci naměřených hodnot na plochu. Čím více naměřených hodnot zadáte, tím lepší shody s realitou můžete dosáhnout.


Autor

Paní Karoušová je zodpovědná za vývoj programu RWIND.