CFD-Simulation eines windumströmten Segelflugzeugs

Mit RWIND 2 und RFEM 6 ist es nun möglich, Windlasten aus experimentell gemessenen Winddruckwerten auf Oberflächen zu berechnen. Grundsätzlich stehen zwei Interpolationsverfahren zur Verfügung, um punktuell gemessene Drücke auf den Flächen zu verteilen. Durch entsprechende Methoden- und Parametereinstellungen kann die gewünschte Druckverteilung erreicht werden.

Ein entscheidender Schritt bei der Numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics - CFD) ist es, ein Validierungsbeispiel zu erstellen, um Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse zu gewährleisten. Bei diesem Vorgang werden die Ergebnisse der CFD-Simulationen mit experimentellen oder analytischen Daten aus realen Szenarien verglichen. Es soll der Nachweis erbracht werden, dass das CFD-Modell die physikalischen Phänomene, die es simulieren soll, wirklichkeitsgetreu abbilden kann. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Schritte bei der Entwicklung eines Validierungsbeispiels für die CFD-Simulation erläutert, von der Auswahl eines geeigneten physikalischen Szenarios bis zur Analyse und dem Vergleich der Ergebnisse. Bei sorgfältiger Einhaltung dieser Schritte können sowohl Ingenieure als auch Experten in Forschung und Entwicklung die Glaubwürdigkeit ihrer CFD-Modelle erhöhen und so den Weg für deren effektiven Einsatz in verschiedenen Bereichen wie der Aerodynamik, der Luft- und Raumfahrttechnik sowie der Umwelttechnik ebnen.

Die Windrichtung spielt bei der Gestaltung der Ergebnisse von CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics - Numerische Strömungsmechanik) und der statischen Bemessung von Gebäuden und Infrastrukturen eine entscheidende Rolle. Sie ist ein entscheidender Faktor bei der Beurteilung, wie Windkräfte mit Bauwerken interagieren, und beeinflusst die Verteilung des Winddrucks und folglich die Maßnahmen hinsichtlich der Statik. Das Verständnis zur Auswirkung der Windrichtung ist unerlässlich, um Konstruktionen zu entwickeln, die wechselnden Windkräften standhalten sollen und somit die Sicherheit und Dauerhaftigkeit von Tragwerken gewährleisten. Einfach ausgedrückt hilft die Anströmrichtung bei der Feinabstimmung von CFD-Simulationen und der Anleitung von statischen Bemessungsprinzipien, eine optimale Leistung und Widerstandsfähigkeit gegenüber windinduzierten Effekten zu erzielen.

Die RWIND-Ergebnisse können Sie sich direkt im Hauptprogramm anzeigen lassen. Wählen Sie im Navigator - Ergebnisse aus der oberen Liste den Ergebnistyp "Windsimulationsanalyse".

Derzeit sind folgende Ergebnisse verfügbar, die sich auf das RWIND-Berechnungsnetz beziehen:

• Flächendruck
• Cp-Koeffizient der Fläche
• Wandabstand y+ (stationäre Strömung)

Zum Erklärvideo

Mit RWIND 2 Pro gelingt es Ihnen völlig problemlos, eine Durchlässigkeit auf eine Fläche anzuwenden. Sie benötigen lediglich die Definition

• des Darcy-Koeffizienten D,
• des Trägheitskoeffizienten I und
• der Länge des porösen Mediums in Strömungsrichtung L,

um Druckrandbedingungen zwischen der Vorder- und Rückseite einer porösen Zone zu definieren. Dank dieser Einstellung erhalten Sie eine Strömung durch diese Zone mit einer zweiteiligen Ergebnisausgabe auf beiden Seiten des Zonenbereichs.

Doch das ist noch nicht alles. Zusätzlich erkennt die Generierung des vereinfachten Modells durchlässige Zonen und berücksichtigt entsprechende Öffnungen in der Modellhaut. Sie können auf eine aufwendige geometrische Modellierung des porösen Elements gut verzichten? Verständlich – dann haben wir gute Nachrichten! Mit der reinen Definition der Durchlässigkeitsparameter können Sie genau diesen unliebsamen Prozess umgehen. Nutzen Sie dieses Feature zur Simulation von durchlässigen Gerüstplanen, Staubschutzvorhängen, Netzkonstruktionen usw. Sie werden begeistert sein!

Weitere Informationen

Kennen Sie schon den Editor zur Steuerung von Netzverdichtungen? Er wird Ihnen bei Ihrer Arbeit eine große Hilfe sein! Wieso? Ganz einfach – Er stellt Ihnen folgende Optionen zur Verfügung:

• Grafische Visualisierung von Bereichen mit Netzverdichtungen
• Netzverdichtung von Zonen
• Deaktivierung der standardmäßigen 3D-Volumennetzverdichtung mit Transversion in entsprechende manuelle 3D-Netzverdichtungen

Diese Optionen helfen Ihnen dabei, auch bei Modellen mit unüblichen Abmessungen eine passende Regel für die Vernetzung des Gesamtmodells zu formulieren. Nutzen Sie den Editor, um kleine Modelldetails an großen Gebäuden oder detaillierte Netzbereiche im Nachlaufbereich des Modells effizient zu definieren. Sie werden begeistert sein!