Ein Windprofil beschreibt den hereinströmenden Wind am Einlass des Windtunnels. Es stellt eine der Eigenschaften eines Lastfalles des "Wind Simulation" Analysen-Typs dar (siehe Bild "Analysentyp" eines Lastfalls ).
Klicken Sie auf die Schaltfläche
im Bereich "Windprofil" (2). Das Dialogfeld Neues Windprofil wird angezeigt.
Die Windprofile werden in der Kategorie Last-Assistenten des Navigators verwaltet. Sie können auch das Kontextmenü verwenden, um ein neues Windprofil zu definieren.
Windprofiltyp
Wählen Sie den Windprofiltyp aus der Liste aus. Es kann entweder "Benutzerdefiniert" sein, bei dem Sie die Windparameter manuell festlegen können, oder "Nach Norm", bei dem der im "Basisdaten" ausgewählte Code angewendet wird.
Benutzerdefiniertes Profil
Wenn der benutzerdefinierte Profiltyp ausgewählt ist, können Sie die Parameter des Windprofils manuell festlegen. Geben Sie die "Höhe" z ein und ordnen Sie die "Windgeschwindigkeit" v in der Tabelle "Eingabewerte" zu. Unterhalb der Tabelle wird die Luftdichte festgelegt. Als Nächstes muss die Turbulenz des hereinströmenden Winds definiert werden. Diese wird berücksichtigt, wenn "Turbulenz berücksichtigen" im Haupt-Tab des Dialogfelds "Analyse-Einstellungen der Windsimulation" eingestellt ist.
Standardmäßig ist eine konstante "Turbulenzintensität" von 1% im Kontrollkästchen "I" unterhalb der Tabelle voreingestellt. Die Turbulenzintensität ist das Verhältnis des quadratischen Mittelwerts der turbulenten Geschwindigkeitsfluktuationen zur mittleren Windgeschwindigkeit. Ein idealisierter Luftstrom ohne jegliche Schwankungen in Windgeschwindigkeit oder -richtung hätte eine Turbulenzintensität von 0%. Bei hohen Turbulenzfällen liegt die Turbulenzintensität typischerweise zwischen 5% und 20% (siehe CFD Online). Die Turbulenzintensität ist standardmäßig auf 1% eingestellt, um die meisten mittel- und niedrig-turbulenten Fälle abzudecken.
Jedoch könnte eine nicht einheitliche Turbulenzintensität oder andere turbulente Größen definiert werden. Dies kann im Kombinationsfeld "Einlass-Turbulenzdefinitionstyp" ausgewählt werden.
Die Standardoption ist "I und TuL". Standardmäßig ist die Turbulenzintensität einheitlich; jedoch kann durch Deaktivieren des Kontrollkästchens "I" ein Profil entlang der Höhe definiert werden. Die Turbulenzlängenskala TuL wird automatisch aus den Modellausmaßen berechnet; sie kann jedoch manuell unterhalb der Tabelle "Eingabewerte" definiert werden.
Ein alternativer Ansatz ist die Nutzung kinetischer Turbulenzenergie k und turbulenter Dissipationsrate ε ("k und ε") oder kinetischer Turbulenzenergie k und spezifischer Dissipationsrate ω ("k und ω"). Diese Größen könnten durch Berechnung der Windprofile unter Anwendung des atmosphärischen Grenzschicht-Ansatzes basierend auf der aerodynamischen Rauigkeitslänge (Geländekategorie) ermittelt werden.
Profil nach Norm
Die Windlast wird über die Höhe des Gebäudes bestimmt, abhängig von standardspezifischen Parametern. Die Standards EN 1991‑1‑4 [1], ASCE/SEI 7‑16 [2] und NBC 2015 [3] stehen zur Auswahl. Das Windprofil-Bild oben zeigt die Parameter, die mit EN 1991‑1‑4 [1] verbunden sind. Wenn ein anderer Standard eingestellt wird, passt sich der Inhalt dieses Abschnitts den Vorschriften des Codes an.
Wenn Sie das Textfeld neben der "Geländekategorie" im Abschnitt "Parameter" aktivieren, stehen verschiedene Kategorien zur Auswahl. Sie hängen von dem im Modell "Basisdaten" eingestellten Standard und Nationalen Anhang ab.
Für einige Nationale Anhänge hängt die Windgeschwindigkeit auch von der Höhe des Geländes ab.
Als Ergebnis aller Parameter wird die "Grundlegende Windgeschwindigkeit" vb,0 angezeigt. Das Windprofil wird aus diesem Wert berechnet, wobei die Gesamthöhe des Modells berücksichtigt wird. Nach EN 1991‑1‑4 [1], 4.2, ist dieser Wert die charakteristische 10-Minuten-Mittelsturmgeschwindigkeit, unabhängig von Windrichtung und Jahreszeit, 10 m über dem Boden in offenem Gelände mit niedriger Vegetation, wie Gras und vereinzelte Hindernisse mit einem Mindestabstand von 20 Hindernishöhen. Sie können die Windgeschwindigkeiten der einzelnen Höhen in einer Tabelle (zweiter Tab, markiert mit "Tabellenwerte") oder in der Grafik auf der rechten Seite überprüfen. Anstelle der grundlegenden Windgeschwindigkeit können Sie "Die Mittelgeschwindigkeit berücksichtigen". Nach EN 1991‑1‑4 [1], 4.3, hängt die mittlere Windgeschwindigkeit vm(z) in einer Höhe z über dem Gelände von der Geländerauheit und Orographie ab. Sie wird nach EN 1991‑1‑4 [1], Ausdruck&&(4.3) bestimmt. Dies berücksichtigt, dass die Auswirkungen des Spitzengeschwindigkeitsdrucks, die auf dem Modell auftreten, durch eine spezifische Windkanalsimulation berücksichtigt werden, die die Anwendung niedrigerer Geschwindigkeitsmittelwerte ermöglicht. Wenn diese Option aktiviert ist, werden Tabelle und Diagramm aktualisiert.
Die Profile der mittleren Geschwindigkeiten vm sind im Nationalen Anhang für Deutschland, Tabelle NA.B.2 für die vier Geländekategorien, zum Beispiel festgelegt.
Die "Dichte" der Luft hängt von der Höhe, der Temperatur, dem atmosphärischen Druck und der Luftfeuchtigkeit ab. Sie hat einen Effekt auf das dynamische Verhalten des Mediums.
