Wenn Ihnen experimentell ermittelte Flächendrücke für ein Modell zur Verfügung stehen, können diese in RFEM 6 auf ein Tragwerksmodell angesetzt, von RWIND 2 verarbeitet und als Windlasten für die statische Analyse in RFEM 6 verwendet werden.
Wie Sie die experimentell ermittelten Werte ansetzen, erfahren Sie in diesem Fachbeitrag.
Die RWIND-Ergebnisse können Sie sich direkt im Hauptprogramm anzeigen lassen. Wählen Sie im Navigator - Ergebnisse aus der oberen Liste den Ergebnistyp "Windsimulationsanalyse".
Derzeit sind folgende Ergebnisse verfügbar, die sich auf das RWIND-Berechnungsnetz beziehen:
Mit RWIND 2 Pro gelingt es Ihnen völlig problemlos, eine Durchlässigkeit auf eine Fläche anzuwenden. Sie benötigen lediglich die Definition
des Darcy-Koeffizienten D,
des Trägheitskoeffizienten I und
der Länge des porösen Mediums in Strömungsrichtung L,
um Druckrandbedingungen zwischen der Vorder- und Rückseite einer porösen Zone zu definieren. Dank dieser Einstellung erhalten Sie eine Strömung durch diese Zone mit einer zweiteiligen Ergebnisausgabe auf beiden Seiten des Zonenbereichs.
Doch das ist noch nicht alles. Zusätzlich erkennt die Generierung des vereinfachten Modells durchlässige Zonen und berücksichtigt entsprechende Öffnungen in der Modellhaut. Sie können auf eine aufwendige geometrische Modellierung des porösen Elements gut verzichten? Verständlich – dann haben wir gute Nachrichten! Mit der reinen Definition der Durchlässigkeitsparameter können Sie genau diesen unliebsamen Prozess umgehen. Nutzen Sie dieses Feature zur Simulation von durchlässigen Gerüstplanen, Staubschutzvorhängen, Netzkonstruktionen usw. Sie werden begeistert sein!
Kennen Sie schon den Editor zur Steuerung von Netzverdichtungen? Er wird Ihnen bei Ihrer Arbeit eine große Hilfe sein! Wieso? Ganz einfach – Er stellt Ihnen folgende Optionen zur Verfügung:
Grafische Visualisierung von Bereichen mit Netzverdichtungen
Netzverdichtung von Zonen
Deaktivierung der standardmäßigen 3D-Volumennetzverdichtung mit Transversion in entsprechende manuelle 3D-Netzverdichtungen
Diese Optionen helfen Ihnen dabei, auch bei Modellen mit unüblichen Abmessungen eine passende Regel für die Vernetzung des Gesamtmodells zu formulieren. Nutzen Sie den Editor, um kleine Modelldetails an großen Gebäuden oder detaillierte Netzbereiche im Nachlaufbereich des Modells effizient zu definieren. Sie werden begeistert sein!
Berechnung von stationären inkompressiblen turbulenten Windströmungen unter Verwendung des SimpleFOAM-Lösers aus dem OpenFOAM®-Softwarepaket
Numerisches Schema nach 1. und 2. Ordnung
Turbulenzmodelle RAS k-ω und RAS k-ε
Berücksichtigung von Oberflächen-Rauigkeiten abhängig von Modellzonen
Modellaufbau über VTP-, STL-, OBJ- und IFC-Dateien
Bedienung über bidirektionale Schnittstelle von RFEM bzw. RSTAB zum Import von Modellgeometrien mit normbasierten Windbelastungen und Export von Windbelastungslastfällen mit probenbasierten Ausdruckprotokolltabellen
Intuitive Modelländerung über Drag & Drop und grafische Anpassungshilfen
Generierung einer Shrink-Wrap-Netzhülle um die Modellgeometrie
Berücksichtigung von Umgebungsobjekten (Gebäude, Gelände, etc.)
Höhenabhängige Beschreibung der Windbelastung (Windgeschwindigkeit und Turbulenzintensität)
Automatische Vernetzung abhängig von einer gewählten Detailtiefe
Berücksichtigung von Schichtnetzen nahe der Modelloberflächen
Parallelisierte Berechnung mit optimaler Ausnutzung aller Prozessorkerne eines Computers
Grafische Ausgabe der Flächenergebnisse auf den Modelloberflächen (Flächendruck, Cp-Koeffizienten)
Grafische Ausgabe der Strömungsfeld- und Vektorergebnisse (Druckfeld, Geschwindigkeitsfeld, Turbulenz – k-ω-Feld, und Turbulenz – k-ε-Feld, Geschwindigkeitsvektoren) auf Clipper-/Slicer-Ebenen
Darstellung der 3D-Windströmung über animierbare Stromliniengrafiken
Berechnungen von mehreren Modellen in einem Stapelverarbeitungsprozess
Generator zur Erstellung von gedrehten Modellen für die Simulation von unterschiedlichen Windrichtungen
Optionale Unterbrechung und Fortsetzung der Berechnung
Individuelles Farbpanel je Ergebnisgrafik
Diagrammdarstellung mit separater Ausgabe der Ergebnisse auf beiden Seiten einer Fläche
Ausgabe des dimensionslosen Wandabstands y+ in den Netz-Inspektor-Details für das vereinfachte Modellnetz
Ermittlung der Schubspannung auf der Modelloberfläche aus der Strömung um das Modell
Berechnung mit einem alternativen Konvergenzkriterium (Sie können in den Simulationsparametern zwischen den Residual-Typen Druck oder Strömungswiderstand wählen)
Um die Körper in RWIND Basic zu modellieren, finden Sie in RFEM bzw. RSTAB eine spezielle Anwendung. Darin definieren Sie die zu analysierenden Windrichtungen über bezogene Winkelstellungen um die vertikale Modellachse. Gleichzeitig legen Sie das höhenabhängige Wind- und Turbulenzintensitätsprofil auf Basis einer Windnorm fest. Zusätzlich zu diesen Angaben ziehen Sie hinterlegte Berechnungsparameter hinzu, um für eine stationäre Berechnung je Winkelstellung eigene Lastfälle zu ermitteln.
Alternativ können Sie das Programm RWIND Basic auch manuell, ohne die Schnittstellenanwendung in RFEM bzw. RSTAB, verwenden. In diesem Fall modelliert RWIND Basic die Körper und die Geländeumgebung direkt aus importierten VTP-, STL-, OBJ- und IFC -Dateien. Die höhenabhängige Windbelastung und weitere strömungsmechanischen Daten können Sie in RWIND Basic direkt definieren.
Bei RWIND Basic kommt ein numerisches CFD-Modell (Computational Fluid Dynamics) zum Einsatz, um mithilfe eines digitalen Windkanals Windströme um Ihre Objekte zu simulieren. Der Simulationsprozess ermittelt aus dem Strömungsergebnis um das Modell die spezifischen Windlasten, welche auf Ihre modellierten Strukturoberflächen einwirken.
Für die Simulation selbst ist ein 3D-Volumennetz verantwortlich. RWIND Basic führt dafür eine automatische Vernetzung auf Basis von frei definierbaren Steuerparametern durch. Für die Berechnung der Windströme stehen Ihnen in RWIND Basic ein stationärer und in RWIND Pro ein transienter Löser für inkompressible turbulente Strömungen zur Verfügung. Aus den Strömungsergebnissen werden je Zeitschritt resultierende Oberflächendrücke auf das Modell extrapoliert.
Durch die Lösung des numerischen Strömungsproblems können Sie folgende Ergebnisse auf dem Modell und um das Modell herum erhalten:
Druck auf Körperoberfläche
Cp-Koeffizient-Verteilung auf der Körperoberflächen
Druckfeld um die Körpergeometrie
Geschwindigkeitsfeld um die Körpergeometrie
Turbulenz-k-ω-Feld um die Körpergeometrie
Turbulenz-k-ε-Feld um die Körpergeometrie
Geschwindigkeitsvektoren um die Körpergeometrie
Stromlinien um die Körpergeometrie
Kräfte auf stabförmige Körper, die ursprünglich aus Stabelementen generiert wurden
Konvergenzdiagramm
Richtung und Größe des Strömungswiderstands der definierten Körper
Trotz dieser vielen Informationen bleibt RWIND 2 Dlubal-typisch übersichtlich. Sie können sich für eine grafische Auswertung frei festlegbare Zonen definieren. Voluminös dargestellte Strömungsergebnisse um die Körpergeometrie fallen meistens unübersichtlich aus – Das Problem kennen Sie sicher bereits. Daher stellt Ihnen RWIND Basic zur Analyse frei verschiebbare Schnittebenen zur separaten Darstellung der „Volumenergebnisse“ in einer Ebene zur Verfügung. Für das 3D-verzweigte Stromlinienergebnis haben Sie die Wahl zwischen einer ruhenden und einer animierten Darstellung in Form von bewegten Linienstücken oder Partikeln. Diese Option hilft Ihnen dabei, die Windströmung als dynamische Wirkung darzustellen.
Sämtliche Ergebnisse können Sie als Bild oder speziell für die animierten Ergebnisse als Video exportieren.
Mit dem Start der Analyse in der Anwendung von RFEM bzw. RSTAB stoßen Sie einen Stapelverarbeitungsprozess an. Dieser stellt sämtliche Stab-, Flächen- und Volumendefinitionen des Modells jeweils gedreht mit allen relevanten Beiwerten in den numerischen Windkanal von RWIND Basic. Zudem startet er die CFD-Analyse und gibt die resultierenden Oberflächendrücke für einen ausgewählten Zeitschritt als FE-Netzknotenlasten bzw. Stablasten in die jeweiligen Lastfälle von RFEM bzw. RSTAB wieder zurück.
Diese mit RWIND-Basic-Lasten versehenen Lastfälle sind berechenbar. Sie können sie außerdem mit anderen Lasten in Lastkombinationen und Ergebniskombinationen kombinieren.
Auch bei Wind und Schnee sollen Ihre Strukturen aufrecht bleiben? Dann verlassen Sie sich auf die Last-Assistenten für Flächen- und Stabwerke. Nun können Sie Windlasten nach EN 1991-1-4 und Schneelasten nach EN 1991-1-3 (sowie weiteren internationalen Normen) erzeugen. Die Lastfälle werden je nach Dachform gebildet.
Auch Windlasten stellen für Ihre Planung kein Problem dar. Auf folgende Bauteile können Sie automatisch Windlasten als Stablasten bzw. Flächenlasten (RFEM) generieren:
Lassen Sie Ihr Modell präzise und schnell programmübergreifend analysieren sowie berechnen. Sobald Sie die Analyse in den Schnittstellenprogrammen starten, läuft ein Stapelverarbeitungsprozess ab. Dieser stellt sämtliche Stab-, Flächen- und Volumendefinitionen des RFEM- oder RSTAB-Modells jeweils gedreht und mit allen relevanten Beiwerten in den numerischen Windkanal von RWIND 2. Dort wird das Modell analysiert und die resultierenden Oberflächendrücke werden als FE-Netzknotenlasten bzw. Stablasten in die jeweiligen Lastfälle bei RFEM bzw. RSTAB zurückgebracht. Sie können diese mit RWIND-Lasten versehenen Lastfälle berechnen und einfach mit anderen Lasten in Lastkombinationen und Ergebniskombinationen zusammenführen.
Arbeiten Sie an Ihren Modellen mit effizienten und präzisen Berechnungen im digitalen Windkanal. RWIND 2 verwendet zur Simulation von Windströmungen um Objekte ein numerisches CFD-Modell (Computational Fluid Dynamics). Aus dem Simulationsprozess werden spezifische Windlasten für RFEM oder RSTAB erzeugt.
Diese Simulation führt RWIND 2 mithilfe eines 3D-Volumennetzes durch. Das Programm sorgt für eine automatische Vernetzung, wobei Sie die gesamte Netzdichte und die lokale Netzverdichtung am Modell ganz einfach mit wenigen Parametern einstellen können. Für die Berechnung der Windströme und der Flächendrücke am Modell wird ein numerischer Solver für inkompressible turbulente Ströme verwendet. Die Ergebnisse werden dann an Ihrem Modell extrapoliert. RWIND 2 ist so konzipiert, dass es mit verschiedenen numerischen Solvern funktioniert.
Aktuell empfehlen wir Ihnen, 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.
Prüffähiges Ausdrucksprotokoll mit allen erforderlichen Nachweisen. Als Ausgabesprachen stehen viele Sprachen zur Verfügung u. a. Deutsch, Englisch, Französisch, Italienisch, Spanisch, Russisch, Tschechisch, Polnisch, Portugiesisch, Chinesisch, Niederländisch.
Im Nachweis der Tragfähigkeit wird die Steifigkeit der Gelenke durch den Teilsicherheitsbeiwert dividiert und im Gebrauchstauglichkeitsnachweis wird mit den mittleren Steifigkeiten gerechnet. Die Grenzwerte für Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit können ebenfalls separat eingestellt werden.
Prüffähiges Ausdrucksprotokoll mit allen erforderlichen Nachweisen. Als Ausgabesprachen stehen viele Sprachen zur Verfügung u. a. Deutsch, Englisch, Französisch, Italienisch, Spanisch, Russisch, Tschechisch, Polnisch, Portugiesisch, Chinesisch, Niederländisch.
Für Stabwerke stehen Lastgenerierer zur Erzeugung von Windlasten nach EN 1991-1-4 und Schneelasten nach EN 1991-1-3 zur Verfügung. Die Lastfälle werden je nach Dachform gebildet. Ein weiterer Generierer erzeugt Ummantelungslasten (Eis). Wiederkehrende Lastkombinationen können als Schemata abgespeichert werden.
RF-/MAST Belastung deckt die Anforderungen nach EN 1991-1-4 / DIN EN 1993-3-1, DIN 1055-4, DIN 4131:1991-11 und DIN V 4131:2008-09 ab. Diese erstrecken sich auf Eigengewichts-, Wind-, Mann- und Eislasten (ISO 12494 oder DIN 1055-5) sowie Verkehrslasten. Die Normvorgaben sind voreingestellt bzw. in Bibliotheken hinterlegt.
Bei der Erzeugung der Windlasten nach Eurocode stehen die Nationalen Anhänge (NA) folgender Länder zur Verfügung:
DIN EN 1991-1-4 (Deutschland)
CSN EN 1994-1-4 (Tschechische Republik)
NA to CYS EN 1991-1-4 (Zypern)
DK EN 1991-1-4 (Dänemark)
NBN EN 1991-1-4 (Belgien)
NEN EN 1991-1-4 (Niederlande)
NF EN 1991-1-4 (Frankreich)
SFS-EN 1991-1-4 (Finnland)
SIST EN 1991-1-4 (Slowenien)
SR EN 1991-1-4 (Rumänien)
SS EN 1991-1-4 (Singapur)
SS-EN 1991-1-4 (Schweden)
STN EN 1991-1-4 (Slowakei)
UNI EN 1991-1-4 (Italien)
Es lassen sich auch individuelle Belastungssituationen erzeugen: Staudruck, Windrichtung oder Eislasten können manuell vorgegeben oder aus Tabellen importiert werden.