Warum und wann das Berechnungsmodell in RWIND vereinfacht werden sollte

Frage 1

Das Rechennetz eines vereinfachten Modells in RWIND weicht manchmal geringfügig vom gegebenen Modell ab. Wir können zum Beispiel die Abrundung von scharfen Kanten oder auch einen kleinen Versatz von der Modellwand beobachten. Wieso ist das so?

Antwort

Das sogenannte "Vereinfachte Modell" ist eigentlich ein spezielles Flächennetz, das das ursprüngliche Modell einhüllt. Dieses Netz schließt mögliche topologische Probleme in der Modelldefinition aus und ermöglicht die Berechnung von Strömungen um praktisch jedes STL/IFC-Modell, welches durch eine Reihe von Dreiecken ohne topologische Konnektivität definiert ist (manchmal auch als "Dreieckssuppe" bezeichnet). Das vereinfachte Modell ist ein wesentliches Feature von RWIND, ohne das die Berechnung von Strömungen um die meisten RFEM-Modelle nicht möglich wäre. Die Übergabe des Modells an RWIND erfolgt anhand von Dreiecken, die nur für die grafische Darstellung des Modells bestimmt sind (siehe z. B. blaue Dreiecke der Stäbe im Bild 1). Diese Dreiecke definieren keine topologisch korrekten Grenzen des Modells, die ja für eine CFD-Simulation benötigt werden.

Netzkorrektur im vereinfachten Modell

Frage 2

Ist es erforderlich, dass das vereinfachte Modell in RWIND verwendet wird? Ich habe ein gut definiertes Modell und möchte ein Berechnungsnetz haben, das genau diesem Modell entspricht.

Antwort

Nein, das ist nicht notwendig. Ist das Modell korrekt definiert, dann muss das vereinfachte Modell nicht verwendet werden und man kann im Dialog "Modell bearbeiten" die Option "Modell vereinfachen" ausschalten. Das Berechnungsnetz entspricht dann genau den Grenzen des ursprünglichen Modells, einschließlich scharfer Kanten. Die Verwendung des vereinfachten Modells ist aus zwei Gründen standardmäßig in RWIND aktiviert:

• Bei den meisten RFEM-Modellen ist das Begrenzungsnetz nicht korrekt definiert.
• Ein vereinfachtes Modell gewährleistet eine problemlose Generierung des Berechnungsnetzes sowie die anschließende Berechnung der Ergebnisse.

Ursprüngliches Modell mit richtig definiertem Begrenzungsnetz

Arbeitet man an einem "exakten" Modell ohne Vereinfachung, so ist die Einstellung "Fang an Modellkanten, falls möglich" zu empfehlen, denn diese garantiert ein feines Netz an den Kanten des Modells.

Andocken von Modellkanten

Den Unterschied zwischen dem ursprünglichen Modell mit und ohne Kantenfang können Sie im Bild unten sehen.

Ursprungsmodell mit angedockten Kanten

Frage 3

Wie wirkt sich die Verwendung des vereinfachten Modells auf die Genauigkeit der Ergebnisse aus?

Antwort

Das hängt davon ab, was das primäre Ziel Ihrer Simulation ist. Wenn es darum geht herauszufinden, wie die Windströmungskräfte auf das Modell einwirken (was das Hauptziel beim Einsatz der Programme RWIND und RFEM ist), dann ist der Unterschied zwischen den Ergebnissen, die man am vereinfachten und am ursprünglichen Modell erhält, in der Regel nicht allzu groß. Er könnte bis zu 5% betragen, sofern beide Berechnungen die gleichen Strömungsparameter sowie ein vergleichsweise feines Rechennetz verwenden und das vereinfachte Modell einen ausreichenden Detaillierungsgrad aufweist (z.B. LD = 3 oder 4). Ist das ursprüngliche Modell jedoch korrekt definiert, dann gibt es keinen Grund für die Verwendung des vereinfachten Modells. Das Netz, das für das ursprüngliche Modell erzeugt wird, liefert uns sicherlich bessere/genauere Ergebnisse.

Ergebnisvergleich des ursprünglichen und des vereinfachten Modells

Weitere Informationen dazu, wie Sie ein optimales vereinfachtes Modell erstellen, finden Sie im Fachbeitrag "Großmaßstäbliche Modelle in RWIND und ihre Optimierung für die Berechnung".