Flächengrößen

Die Ergebnisse, die sich auf die Flächen des Modells beziehen, werden als "Flächengrößen" angezeigt. Dazu gehören der Flächendruck, die Ergebnisse des Koeffizienten C_p und die Flächenschubspannung τ. Sie können die Art der Ergebnisse festlegen, indem Sie auf die Schaltfläche , oder im Bereich "Ergebnisse - Flächengrößen" des Panels klicken.

Flächengrößen, Flächendruck

Standardmäßig wird der Druck durch den Wind, der auf die Flächen wirkt, als "Farbtabelle" dargestellt: Jedem Punkt auf jeder Fläche wird ein Druckwert zugeordnet. Die Farbzuordnung kennzeichnet die Stellen innerhalb der Flächen, die bestimmte Druckgrößen aufweisen. Im Panel werden die Farben und die jeweiligen Werte dargestellt.

Der Druck wirkt senkrecht auf die Flächen, so dass man den Strömungswiderstand (positive Größen) und den Auftrieb (negative Größen) sieht.

Wenn Sie die Option "Widerstandskräfte anzeigen" im Panel oder im Navigator aktivieren, können Sie die resultierende Kraft der Windlast, die auf das Modell wirkt, und ihre Position überprüfen.

Flächendruck mit resultierender Widerstandskraft

Bei Bedarf können Sie die Farben und zugewiesenen Werte ändern (siehe Kapitel Farbtabelle).

Wenn Sie im Panel oder im Navigator die Option "Ergebnisse am Finite-Volumen-Netz" aktivieren, werden die Flächendruckergebnisse am Netz mit den für die Berechnung verwendeten finiten Volumen angezeigt. So können Sie z.B. überprüfen, wie Öffnungen oder Verbindungen von Trägern in der Simulation behandelt werden.

Ergebnisse am Finite-Volumen-Netz

Cp-Koeffizient der Fläche

Cp-Koeffizient der Fläche

Diese Werte zeigen die Druckkoeffizienten, die das Verhältnis zwischen dem statischen Druck und dem Staudruck darstellen.

Der Koeffizient C_p ist nützlich, um den Druck als dimensionslose Größe darzustellen, die die relativen Drücke in einem Strömungsfeld beschreibt. Die Formel lautet

wobei die Freiströmungsgeschwindigkeit v_∞ als ein Wert angenommen wird, der am oberen Rand des Modells auftritt. Es ist sehr nützlich, den Druck in Form einer dimensionslosen Größe darzustellen. Mehr dazu auf Wikipedia.

Flächenschubspannung

Diese Ergebnisse sind nur für die Simulation der stationären Strömung verfügbar und müssen vor der Berechnung in den erweiterten Optionen aktiviert werden.

Flächenschubspannung

Schubkräfte wirken in Fluiden anders als in Festkörpern, wo der Widerstand gegen eine Schubverformung von der Verformung selbst abhängt. Der Widerstand gegen die Einwirkung von Schubkräften in einem Fluid tritt nur auf, wenn das Fluid in Bewegung ist. Die Schubspannung τ_ω ist eine Funktion des Schubratengradienten ∂u/∂y und der dynamischen Viskosität, d.h. der Eigenschaft eines Fluids, der Zunahme der Schubverzerrungen zu widerstehen. Die Form der Beziehung zwischen Schubspannung und Dehnungsgeschwindigkeit (Schubratengradient) hängt vom Fluid ab; bei einem Newtonschen Fluid ist die Schubspannung proportional zur Dehnungsgeschwindigkeit:

In der allgemeinen Form des Newton'schen Stoffgesetzes ist die Schubspannung proportional zum Gradienten der Strömungsgeschwindigkeit (Tensor zweiter Ordnung); die Gleichung hat dann die Form:

Mehr über die Flächenschubspannung und ihre Implementierung in RWIND 3 finden Sie hier: OpenFoam.