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 this example, we used wind pressure experimental data on probe points.
- Formatieren Sie die Daten
Organisieren Sie die Daten in einem strukturierten Format, typischerweise CSV oder Excel, einschließlich Winddruckwerte.
2. Modell in RFEM aufbauen
Open RFEM and create a new project, then build the geometry of the experimental model (Figure 2).
- Define a load case for experimental data and activate options for experimental wind data (Figure 3), then introduce point probes coordination by using additional surface result points (Figure 4).
- Simulationsparameter definieren: Set up the domain size, boundary conditions, mesh density (Figure 5), wind profile and turbulence intensity (Figure 6).
3. Ergebnisse
In RWIND stehen zwei Interpolationsverfahren zur Verfügung: diffusion interpolation and Gaussian interpolation kernel (Figure 3). Es darf nur ein Verfahren für alle Proben ausgewählt werden (siehe
Fachbeitrag 1871
). It is possible to transfer experimental wind load data by using interpolation method in order to structural analysis and design in RFEM
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.
Here is the results for diffusion interpolation (Figure 4):
Also calculation of statistical parameters and related diagram are provided manually to show how much the results of RWIND and experimental are close to each other. The Simplified Mesh RWIND simulation data shows a slightly better correlation with the experimental wind pressure data than the Exact Mesh RWIND data (Figure 5). Beide Netze stimmen jedoch gut mit den experimentellen Daten überein, was RWIND zu einem zuverlässigen Werkzeug für die Vorhersage von Winddrücken macht. The high statistical values (R and R2) demonstrate that both simulation approaches can effectively replicate experimental wind pressure results, with the Simplified Mesh performing slightly better (Figure 6).
Fazit
Die Integration von Validierungsdaten in RWIND ist ein entscheidender Schritt, um genaue und zuverlässige Windströmungsvorhersagen zu treffen. By following a systematic approach to prepare, import, and compare experimental data with simulation results, engineers can refine their models and ensure that their designs are both efficient and safe. This process not only enhances the credibility of RWIND simulations but also contributes to the overall advancement of structural engineering practices.
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