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Warum Dlubal Software?
Windsimulation & Windlast-Generierung
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.
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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.
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RWIND Simulation | Übergabe der Windlasten an RFEM bzw. RSTAB
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.
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RWIND Simulation | Leistungsmerkmale
- 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)
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RWIND Simulation | Eingabe
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.
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RWIND Simulation | Berechnung
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.
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RWIND Simulation | Ausgabe
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.
Kontakt
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Erste Schritte
Wir geben Ihnen Hinweise und Tipps, die Ihnen den Einstieg in das Basisprogramm RFEM und RSTAB erleichtern.
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Leistungsstarke und vielseitige Software
„Meiner Meinung nach ist die Software so leistungsstark und vielseitig, dass die Anwender die Leistung zu schätzen wissen, sobald sie sich richtig ins Programm eingearbeitet haben.“
Dipl.-Ing. (FH) Maik Gehloff, MASc
9. August 2015
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