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Windsimulation & Windlast-Generierung

Handbücher zu RWIND Simulation

Mit dem Einzelprogramm RWIND Simulation lassen sich mittels eines digitalen Windkanals Windströmungen um einfache oder komplexe Stukturen simulieren.

Die generierten Windlasten, die auf diese Objekte wirken, können in RFEM bzw. RSTAB importiert werden.

  1. Analyseeingabe

    Eigenschaften

    • Die Laufflächenanalyse ist mit RFEM verknüpft und verwendet die von dort abgeleitete Modellgeometrie. Daher muss der Benutzer kein zweites Modell speziell für die Laufflächenanalyse erstellen
    • Ermöglicht es dem Benutzer, jede Art von Struktur für die Trittflächenanalyse zu analysieren, unabhängig von Form, Material oder Verwendung
    • Schnelle und genaue Vorhersagen von resonanten und impulsiven (transienten) Reaktionen
    • Kumulative Messung von Schwingungspegeln - VDV-Analyse
    • Intuitive Ausgabe, mit der der Ingenieur auf kostengünstige Weise über Verbesserungen kritischer Bereiche informiert werden kann
    • Pass/Fail Limit Check nach BS 6472 und ISO 10137
    • Wahl der Anregungskräfte: CCIP-016, SCI P354, AISC DG11 für Fußböden und Treppen
    • Frequenzgewichtungskurven (BS 6841)
    • Schnelle Untersuchung für das gesamte Modell oder bestimmte Bereiche
    • Schwingungsdosisanalyse (VDV)
    • Stellen Sie die minimale und maximale Schrittfrequenz sowie das Gewicht des Fußgängers ein
    • Vom Benutzer eingegebene Dämpfungswerte
    • Variieren Sie die Anzahl der Schritte für Resonanz, Benutzereingaben oder berechnete Software
    • Grenzwert für die Reaktion auf Umwelteinflüsse basierend auf BS 6472 und ISO 10137
  2. Aktivierte Darstellungsoption: Topologie auf der Formfindungsform

    Darstellung der Topologie am verformten System

    Durch die aktivierte Option "Topologie auf der Formfindungsform" im Projekt-Navigator - Zeigen erfolgt eine optimierte Modelldarstellung auf Basis der Formfindungsgeometrie. Dabei werden bspw. die Lasten auf das verformte System bezogen angezeigt.

  3. Ausgabe der Lastverteilung in RFEM

    RWIND Simulation | Übergabe der Windlasten an RFEM bzw. RSTAB

    Neu

    001403

    Allgemein

    Mit Start der Analyse in dem Schnittstellenprogramm läuft ein Stapelverarbeitungsprozess an, der sämtliche Stab-, Flächen- und Volumendefinitionen des RFEM-/RSTAB-Modells jeweils gedreht mit allen relevanten Beiwerten in den numerischen Windkanal von RWIND Simulation stellt, das Modell analysiert und die resultierenden Oberflächendrücke als FE-Netzknotenlasten bzw. Stablasten in die jeweiligen Lastfälle in RFEM bzw. RSTAB wieder zurückgibt.

    Diese mit RWIND-Simulation-Lasten versehenen Lastfälle sind berechenbar und können mit anderen Lasten in Lastkombinationen und Ergebniskombinationen kombiniert werden.

  4. RWIND Simulation | Leistungsmerkmale

    Neu

    001393

    Allgemein

    • 3D-inkompressible Windströmungsanalyse mit OpenFOAM®-Softwarepaket
    • Direkte Modellübernahme von RFEM bzw. RSTAB oder STL-Dateien
    • Einfache Modelländerung über Drag and Drop und grafische Anpassungshilfen
    • Automatische Korrekturen der Modelltopologie mit Shrink-Wrap-Vernetzungen
    • Möglichkeit, Objekte aus der Umgebung hinzuzufügen (Gebäude, Gelände, …)
    • Höhenabhängige Geschwindigkeitsprofile gemäß der Norm
    • K-Epsilon- und K-Omega-Turbulenzmodelle
    • Automatische Vernetzung angepasst an die gewählte Detailtiefe
    • Parallele Berechnung mit optimaler Ausnutzung der Leistungsfähigkeit von Multicore-Rechnern
    • Ergebnisse in wenigen Minuten für Simulationen mit geringer Auflösung (bis zu 1 Million Zellen)
    • Ergebnisse in wenigen Stunden für Simulationen mit mittlerer/hoher Auflösung (1-10 Millionen Zellen)
    • Graphische Darstellung von Ergebnissen auf Clipper-/Slicer-Ebenen (Skalar- und Vektorfelder)
    • Graphische Darstellung von Stromlinien
    • Stromlinienanimation (optionale Videoerstellung)
  5. Basisangaben für die Generierung der RFEM-/RSTAB-Lastfälle

    RWIND Simulation | Eingabe

    Neu

    001394

    Allgemein

    Für die Modellierung der Körper in RWIND Simulation gibt es in RFEM bzw. RSTAB eine spezielle Schnittstellenanwendung. In dieser Anwendung werden die zu analysierenden Windrichtungen über bezogene Winkelstellungen um die vertikale Modellachse definiert und das höhenabhängige Windprofil auf Basis einer Windnorm festgelegt. Aus diesen Angaben ergeben sich unter Zuhilfenahme von Fluidparametern, Turbulenzmodelleigenschaften und Iterationsparameter, die alle global hinterlegt sind, je Winkelstellung eigene Lastfälle. Diese Lastfälle sind durch partielle Editierung in der Umgebung von RWIND Simulation mit Gelände- oder Umgebungsmodellen aus STL-Vektorgrafiken erweiterbar.

    Alternativ kann das Programm RWIND Simulation auch manuell ohne die Schnittstellenanwendung in RFEM bzw. RSTAB betrieben werden. In diesem Fall werden die Körper und die Geländeumgebung in RWIND Simulation direkt aus importierten STL- und VTP-Dateien modelliert. Das höhenabhängige Windprofil und weitere strömungsmechanischen Daten sind in RWIND Simulation direkt definierbar.

  6. Berücksichtigung von Geländemodellen in RWIND Simulation | © www.sta-con.cz

    RWIND Simulation | Berechnung

    Neu

    001395

    Allgemein

    RWIND Simulation verwendet ein numerisches CFD-Modell (Computational Fluid Dynamics), um Windströme um Objekte mit Hilfe eines digitalen Windkanals durchzuführen. Aus dem Simulationsprozess werden spezifische Windlasten für RFEM oder RSTAB erzeugt.

    Für die Simulation wird ein 3D-Volumennetz verwendet. RWIND Simulation führt eine automatische Vernetzung durch, wobei es möglich ist, die gesamte Netzdichte und die lokale Netzverdichtung am Modell ganz einfach mit wenigen Parametern einzustellen. Für die Berechnung der Windströme und der Flächendrücke am Modell wird ein numerischer Solver für inkompressible turbulente Ströme verwendet. Die Ergebnisse werden dann am Modell extrapoliert. RWIND Simulation ist so konzipiert, dass es mit verschiedenen numerischen Solvern funktioniert. 

    Aktuell empfehlen wir, das OpenFOAM®-Softwarepaket zu verwenden, welches in unseren Tests sehr gute Ergebnisse liefert und zudem ein weitverbreitetes Tool für CFD-Simulationen ist. Alternative numerische Solver sind in Entwicklung.

  7. Stromlinien in RWIND Simulation

    RWIND Simulation | Ausgabe

    Neu

    001396

    Allgemein

    Neben den resultierenden Lastfällen in RFEM bzw. RSTAB (siehe nächster Abschnitt) ergeben sich aus der Aerodynamikbetrachtung in RWIND Simulation Ergebnisse, die das Strömungsproblem als Gesamtes darstellen:

    • Druck auf Körperoberfläche 
    • Druckfeld um Körpergeometrie
    • Geschwindigkeitsfeld um Körpergeometrie
    • Geschwindigkeitsvektoren um Körpergeometrie
    • Stromlinien um Körpergeometrie
    • Kräfte auf stabförmige Körper, die ursprünglich aus Stabelementen generiert wurden
    • Konvergenzdiagramm
    • Richtung und Größe des Strömungswiderstands der definierten Körper

    Diese Ergebnisse werden in der Umgebung von RWIND Simulation dargestellt und grafisch ausgewertet. Da die Strömungsergebnisse um die Körpergeometrie in der Gesamtdarstellung unübersichtlich sind, werden hier zur Analyse frei verschiebbare Schnittebenen zur separaten Darstellung der „Volumenergebnisse“ in einer Ebene ausgegeben. Entsprechend wird bei dem 3D-verzweigten Stromlinienergebnis neben einer statischen Darstellung auch eine animierte Darstellung in Form von bewegten Linien oder Partikel ausgegeben. Diese Option hilft, die Windströmung als dynamische Wirkung darzustellen.

    Sämtliche Ergebnisse sind als Bild oder speziell für die animierten Ergebnisse als Video exportierbar.

  8. Funktion "Form anzeigen" im Kontextmenü

    Automatische vorläufige Formfindung von Membranflächen

    Mit Aktivierung der Option "Form anzeigen" im Kontextmenü wird bei Strukturänderungen von Membranflächen eine automatische vorläufige Formfindung anhand der hinterlegten Formfindungseigenschaften durchgeführt. Dieser interaktive Grafikmodus basiert auf der Kraftdichte-Methode.

  9. Exportoption "Nur Materialien, Dicken und Querschnitte aktualisieren

    Aktualisierung des Revit-Modells

    Die direkte Schnittstelle zu Revit ermöglicht die Aktualisierung des Revit-Modells analog der in RFEM oder RSTAB vorgenommenen Änderungen. Je nach Änderung müssen die Revit-Objekte ggf. regeneriert werden (Löschen des Objektes und anschließende Neugenerierung). Die Neugenerierung erfolgt basierend auf dem RFEM-/RSTAB-Modell.

    Möchte man diese Neugenerierung unterdrücken, kann die Option "Nur Materialien, Dicken und Querschnitte aktualisieren" aktiviert werden. In diesem Fall werden nur die Eigenschaften der Objekte angepasst. Änderungen abweichend von Material, Flächendicke und Querschnitt werden in diesem Fall jedoch unterdrückt.

  10. Definition von 2 FE-Netzschichten für ein Gasvolumen

    Berücksichtigung der Steifigkeit von Gasvolumen bei der nichtlinearen Zeitverlaufsanalyse

    Die durch das Idealgasgesetz pV = nRT gegebene Steifigkeit von Gas kann in der nichtlinearen dynamischen Analyse berücksichtigt werden. 

    Die Berechnung von Gas ist für Akzelerogramme und Zeitdiagramme sowohl für die explizite Analyse als auch für die nichtlineare implizite Newmark-Analyse verfügbar. Um das Gasverhalten richtig zu erfassen, sollten mindestens zwei FE-Schichten für Gasvolumen definiert werden.

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