RWIND 3 ist ein hervorragendes Tool zur Berechnung windinduzierter Lasten auf Tragwerken. Es ist ein eigenständiges Programm, das extern zur Ermittlung von Lastfällen und Windlasten bei RFEM-6- und RSTAB-9-Modellen verwendet wird. Bei RFEM kann das Modell aus Stäben, Flächen und/oder Körpern in beliebiger Zusammensetzung bestehen. Für RSTAB-Modelle können Lasten erzeugt werden, die dem Tragwerkssystem vollständig entsprechen, z. B. für Gittertürme oder ausgesteifte Träger ohne Ummantelung. RWIND verwendet ein numerisches CFD-Modell (Computational Fluid Dynamics), um eine strömungsmechanische Simulation der Umströmung von Objekten in einem Windkanal durchzuführen. Als Ergebnis des Simulationsprozesses werden spezifische Windlasten für RFEM oder RSTAB erzeugt.
Für die Simulation wird ein 3D-Netz aus finiten Volumen verwendet. RWIND führt eine automatische Vernetzung durch, bei der sich die Gesamtnetzdichte sowie die lokale Netzverfeinerung in der Nähe des Modells mit nur wenigen Parametern einfach einstellen lassen. Zur Berechnung der Luftströmung und des Flächendrucks am Modell kommt ein numerischer Finite-Volumen-Löser für inkompressible turbulente Strömungen zum Einsatz. Die Ergebnisse werden anschließend auf das Modell extrapoliert. RWIND ist so konzipiert, dass es mit verschiedenen numerischen Lösungsprogrammen arbeiten kann. Derzeit empfehlen wir die Verwendung des Softwarepakets OpenFOAM®, das nach unseren Tests sehr gute Ergebnisse liefert und ein weit verbreitetes Tool für CFD-Simulationen darstellt. Alternative numerische Löser befinden sich derzeit in der Entwicklung.
RWIND 3 kann die Topologie der RFEM 6- und RSTAB 9-Modelle sowie der Dateien mit den Endungen *.stl, *.ifc, *.obj und *.vtp lesen (der Import von Dateien mit den Endungen *.stp und *.igs ist derzeit in Vorbereitung). Kleinere Korrekturen des Modells, die für Ecken oder Anschlüsse erforderlich sein können, werden automatisch vorgenommen. Die belastungsrelevanten Daten können entweder in RWIND 3 oder in den RFEM 6-/RSTAB 9-Lastfällen definiert werden. Letztere Variante ist zu empfehlen. So ist die Erstellung von Lastfällen für die relevanten Windrichtungen sowie die Anwendung von Windprofilen nach bestimmten Normen möglich. Optional können die Turbulenzeffekte mit einbezogen werden. Die Abmessungen des Windkanals sind auf die Größe des Modells eingestellt, können bei Bedarf aber geändert werden.
Die Ergebnisse der Simulation umfassen die Druck- und Geschwindigkeitsfelder um das Modell, die Strömungslinien, den Flächendruck sowie die Stabkräfte. Es handelt sich dabei um die Ergebnisse einer stationären Berechnung. Alle Ergebnisse werden durch Farbskalen (Isobänder) oder Isolinien auf dem Modell bzw. durch Slicer-Ebenen im Windkanal dargestellt. Die Strömungslinien können animiert dargestellt werden, sodass die Auswirkungen von laminarer und turbulenter Strömung einfach zu bewerten sind. Ein wesentliches Ergebnis der Simulation sind die erzeugten Lasten für das RFEM-/RSTAB-Modell. Diese werden in die jeweiligen Lastfälle exportiert, wo sie als FE-Knoten- oder Stablasten angesetzt werden.
Zur Überprüfung der aus dem Geschwindigkeitsprofil resultierenden Flächenlasten steht eine spezielle Funktion zur Verfügung, die die Lastverteilung in einer der globalen oder lokalen Richtungen anzeigt.-->
Das übliche Verfahren zur Erstellung von Windlasten mit RWIND 3 ist wie folgt:
- Definieren Sie die Modelldaten in RFEM 6 oder RSTAB 9 und stellen Sie sicher, dass im Dialog "Basisdaten" das Add-On "Windsimulation" aktiviert ist.
- Öffnen Sie den Dialog "Lastfälle & Kombinationen". Definieren Sie die Lastfälle für die relevanten Windrichtungen und ordnen Sie ihnen jeweils den Analysetyp "Windsimulation" zu.
- Definieren Sie die "Einstellungen der Windsimulationsanalyse" und das "Windprofil" für diese Lastfälle.
Exportieren Sie anschließend die Modelldaten zu einem der Lastfälle über die Funktion "Windsimulation berechnen" in das Programm RWIND 3.
In RWIND können Sie die Einstellungen des Windkanals, des Netzes, der Vereinfachung des Modells usw. überprüfen. Passen Sie bei Bedarf die Parameter an.
- Starten Sie die Berechnung in RWIND.
Prüfen Sie die Ergebnisse.
- Beenden Sie RWIND und kehren Sie zu RFEM/RSTAB zurück.
Kombinieren Sie den/die Windlastfall(e) bei Bedarf mit anderen Lastfällen in Last- und Ergebniskombinationen.
- Starten Sie schließlich die Berechnung der Verformungen und Schnittgrößen.
Abgesehen von der interaktiven Anwendung mit RFEM 6 oder RSTAB 9 kann RWIND 3 auch eigenständig für universelle CFD-Analysen verwendet werden. Importieren Sie dazu einfach das in Ihrer CAD-Anwendung erstellte Modell und führen Sie die Analyse in RWIND durch. Die Strömungsfelder, Flächendrücke, Widerstandskräfte usw. können in verschiedenen Anwendungsbereichen genutzt werden, beispielsweise bei der Analyse eng aneinanderliegender Gebäude oder der Simulation des Windkomforts für Fußgänger in einer Stadt.
Wir wünschen Ihnen viel Spaß und Erfolg bei der Arbeit mit RWIND 3.
