Příklad antény z RWTH Univerzity v Cáchách

Úvod

V oblasti větrného inženýrství je přesné modelování a validace rozhodující pro zajištění konstrukční integrity a aerodynamických vlastností různých konstrukcí, jako jsou antény (obrázek 1). Antény jsou díky své štíhlosti a často ohebnosti zvláště náchylné k silám způsobeným větrem, jako je odtrhávání vírů, cval a nárazy. Tyto dynamické účinky mohou vést k významným vibracím konstrukce, únavě materiálu a dokonce k selhání, pokud nejsou řádně zohledněny ve fázi návrhu.

1 Příklad antény z RWTH Aachen University [1]

Pro řešení těchto výzev je nutná přísná validace výpočetních modelů, aby se zajistilo, že teoretické předpovědi odpovídají skutečnému výkonu. Jedním z takových příkladů je ověření simulací zatížení antén větrem pomocí experimentálního testování a výpočetní analýzy dynamiky tekutin (CFD). Tento proces umožňuje inženýrům vylepšit jejich modely, zvýšit přesnost a zvýšit celkovou spolehlivost anténních konstrukcí v různých podmínkách prostředí.

Ve spolupráci s RWTH Univerzitou v Cáchách, přední institucí v oblasti inženýrství a aplikovaných věd, probíhají praktické studie na anténních konstrukcích vystavených zatížení větrem. Kombinací teoretických přístupů a empirických dat se výzkum snaží překlenout propast mezi simulací a realitou a přispět k vývoji bezpečnějších a odolnějších návrhů antén. Tato studie podtrhuje význam validace ve větrném inženýrství a ukazuje, jak může spolupráce mezi akademickým a průmyslovým sektorem vést k přesnějším technikám modelování a lepšímu chování konstrukcí v reálných aplikacích.

Popis

V našem aktuálním validačním příkladu zkoumáme součinitel síly jak pro CFD simulaci v programu RWIND, tak pro experimentální studii [1] z RWTH Univerzity v Cáchách. Centrální model představuje anténu s obdélníkovým průřezem, která je umístěna nad rastrovou plochou, která slouží jako základová rovina nebo podlaha větrného tunelu. Model obsahuje několik označení rozměrů v purpurové barvě, které označují konkrétní rozměry: celková výška antény je 0,50 m; jeho základna je vyvýšena 0,20 m nad zemí s délkou 0,08 m ve směru y; a horní šířka (ve směru x) antény je 0,056 m (obrázek 2).

2 Model antény

Analytické řešení a výsledky

Požadovaný předpoklad pro simulaci větru je znázorněn v následující tabulce:

Součinitele síly větru pro různé směry větru (θ = 0^o až 360^o s krokem 30^o ) byly stanoveny pomocí programu RWIND, jak je znázorněno na obrázku 3. Výsledky ukazují odchylku přibližně 8 % od experimentálních údajů.

3 Comparison of Wind Load Coefficients from Experiment and RWIND Simulation

Model antény je k dispozici ke stažení zde:

153x

26x

Příklad analýzy větru na anténě