Einführung
Windkanalversuche liefern wertvolle experimentelle Daten, die die auf eine Struktur wirkenden aerodynamischen Kräfte genau darstellen. Diese Daten sind entscheidend für:
- Simulationsvalidierung und -kalibrierung: Sicherstellen, dass die numerischen Modelle in RFEM den realen Bedingungen nahe kommen.
- Verbesserung der Bemessungsgenauigkeit: Bereitstellung detaillierter Einblicke in Winddrücke und -kräfte, die zu genaueren und effizienteren Tragwerksplanungen führen.
- Sicherheitsnachweis: Sie unterstützen Ingenieure dabei, potenzielle Sicherheitslücken zu erkennen und sichere Tragwerke zu entwerfen.
Bedeutung des Validierungsbeispiels
Die Validierung ist ein wichtiger Schritt in jedem Simulationsprozess. Sie stellt sicher, dass das Modell die realen Verhältnisse genau abbildet. Durch den Vergleich von Simulationsergebnissen mit experimentellen Daten können Ingenieure Unstimmigkeiten erkennen und ihre Modelle verfeinern, was zu genaueren Vorhersagen führt.
Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Umsetzung in RFEM
1. Sammeln und Vorbereiten von Windkanaldaten
Führen Sie Windkanalversuche durch, um Winddrücke, -kräfte und -strömungsmuster an einem skalierten Modell der Struktur zu messen. In diesem Beispiel wurden experimentelle Winddruckdaten auf Probenpunkte verwendet.
- Formatieren Sie die Daten
Organisieren Sie die Daten in einem strukturierten Format, typischerweise CSV oder Excel, einschließlich Winddruckwerte.
2. Modell in RFEM aufbauen
Öffnen Sie RFEM und legen Sie ein neues Projekt an und erstellen dann die Geometrie des experimentellen Modells (Bild 2).
- Define a load case for experimental data (Figure 3) and then enter point probes coordination by using additional surface result points (Figure 4).
- Simulationsparameter definieren: Stellen Sie die Größe des Gebiets, Randbedingungen, Netzdichte, Windprofil und Turbulenzintensität ein.
3. Ergebnisse und Interpolationsmethoden
In RWIND stehen zwei Interpolationsverfahren zur Verfügung: Diffusionsinterpolation und Gauß'scher Interpolationskern (Bild 3). Es darf nur ein Verfahren für alle Proben ausgewählt werden (siehe
Fachbeitrag 1871
). Mithilfe des Interpolationsverfahrens können experimentelle Windlastdaten für die statische Berechnung und Bemessung in RFEM übertragen werden
Die Diffusionsmethode verteilt die Daten von dem Punkt der "Quelle" über die Fläche. Sie eignet sich für ein enges Netz an Messpunkten. Bei dünnen offenen Strukturen interpoliert diese Methode die Werte auf nur einer Seite der Platte. Es ist möglich, experimentelle Windlasten mit Hilfe der bewegten Technik auf statische Berechnungen und Bemessungen zu übertragen.
Hier sind die Ergebnisse für die Diffusionsinterpolation (Bild 4):
Auch die Berechnung der statistischen Parameter und das zugehörige Diagramm werden manuell bereitgestellt, um zu zeigen, wie nahe die Ergebnisse von RWIND und experimentell sind. Die Vereinfachten Netz-RWIND-Simulationsdaten zeigen eine etwas bessere Übereinstimmung mit den experimentellen Winddruckdaten als die Exakten Netz-RWIND-Daten (Bild 5). Beide Netze stimmen jedoch gut mit den experimentellen Daten überein, was RWIND zu einem zuverlässigen Werkzeug für die Vorhersage von Winddrücken macht. Die hohen statistischen Werte (R und R2 ) zeigen, dass beide Simulationsansätze die experimentellen Winddruckergebnisse effektiv replizieren können, wobei das Vereinfachte Netz etwas besser abschneidet (Bild 6).
Fazit
Die Integration von Validierungsdaten in RWIND ist ein entscheidender Schritt, um genaue und zuverlässige Windströmungsvorhersagen zu treffen. Durch eine systematische Vorgehensweise bei der Vorbereitung, im Import und im Vergleich experimenteller Daten mit Simulationsergebnissen können Ingenieure ihre Modelle verfeinern und gewährleisten, dass ihre Bemessungen sowohl effizient als auch sicher sind. Dieser Prozess stärkt nicht nur die Glaubwürdigkeit der RWIND-Simulationen, sondern trägt auch zum allgemeinen Fortschritt der Baustatik-Praxis bei.
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