RFEM et RSTAB disposent d’une interface permettant d’exporter des modèles vers RWIND, où le vent (en termes de vitesse et de turbulence) peut être défini sous forme tabulaire ou, encore plus pratiquement, sur la base d’une spécification de norme de vent.
Lorsque RWIND est exécuté manuellement, aucune interface dans RFEM ou RSTAB n’est requise et vous pouvez définir directement dans RWIND la charge de vent dépendant de la hauteur ainsi que d’autres données de mécanique des fluides. De plus, vous pouvez modéliser directement les structures et l’environnement du terrain en important des fichiers VTP, STL, OBJ et IFC.
Cet article démontre la génération de charges de vent dans RWIND 2 en complément de RFEM 6 pour un calcul de structure complet.
Exemple pratique
La structure utilisée dans cet exemple est une toiture de stade composée de membranes, comme le montre la figure 1. Étant donné que la structure a déjà été modélisée dans RFEM 6 et que des cas de charge pour les charges permanentes, de précontrainte et imposées ont été définis, un cas de charge distinct pour l’application de la charge de vent doit être créé.
Il est important de souligner que si la recherche de forme est envisagée, la forme associée doit être prise comme état initial dans l’analyse des flux de vent. Ainsi, vous évitez les géométries de surface incorrectes dans la soufflerie.
Tout d’abord, vérifiez que la simulation des flux de vent en tant que solution spéciale est activée dans les Données de base du modèle (figure 2). Cela vous permettra de sélectionner Simulation des flux de vent comme type d’analyse pour le cas de charge de vent, comme le montre la figure 3.
Deux nouveaux onglets sont désormais disponibles. Dans Simulation des flux de vent (figure 4), vous pouvez utiliser le modèle pour la simulation des flux de vent dans une soufflerie numérique où le support du vent est défini sur la base des paramètres d’analyse de la simulation des flux de vent, la direction du vent autour de l’axe Z (dans le sens horaire), le décalage du terrain, et le profil de vent lui-même. En fait, vous pouvez utiliser un profil de vent selon la norme souhaitée, ou vous pouvez le définir vous-même, comme dans la figure 5.
Pour définir les paramètres d’analyse de simulation des flux de vent, vous pouvez sélectionner l’icône « Créer de nouveaux paramètres de simulation du vent » comme le montre la figure 4, et insérer des paramètres d'écoulement, des paramètres de calcul et d’autres options (figure 6).
Les dimensions de la soufflerie sont automatiquement définies selon la norme sélectionnée. Elles sont affichées dans l’onglet Soufflerie, comme le montre la figure 7.
Étant donné que vous avez défini les données d’entrée en termes de paramètres de simulation du vent et de soufflerie, vous pouvez maintenant commencer à calculer la charge de vent. Le paragraphe suivant détaille ce processus en deux étapes.
Tout d’abord, en arrière-plan, un processus par lots démarre et place le modèle dans la soufflerie numérique de RWIND. Ensuite, une analyse CFD est initiée et une fois la simulation terminée, les pressions de surface résultantes pour un pas de temps sélectionné sont retournées dans les cas de charge respectifs de RFEM ou RSTAB sous forme de charges nodales maillées EF ou de charges de barre.
Vous pouvez également initialiser uniquement la simulation du vent à l’aide de l’icône « Calculer la Simulation des flux de vent » comme le montre la figure 4.
Calcul et résultats
Comme mentionné précédemment, RWIND utilise un modèle CFD numérique pour simuler les flux de vent autour d’objets à l’aide d’une soufflerie numérique. Le processus de simulation est basé sur un maillage de volume 3D et il détermine des charges de vent spécifiques sur les surfaces du modèle à partir du résultat d’écoulement autour du modèle.
Vous pouvez calculer les flux de vent à l’aide du package Basic (RWIND Basic) ou Pro (RWIND Pro). Le premier offre un solveur stationnaire, tandis que le second offre à la fois le solveur stationnaire et transitoire. Le package Basic utilise les modèles de turbulence RAS k-ω et RAS k-ε, tandis que le modèle de turbulence LES SpalartAllmarasDDES est une caractéristique du package Pro (RWIND Pro).
Ainsi, le logiciel simule le flux de vent en déterminant le champ de pression, le champ de vitesse et le champ de turbulence autour de la géométrie structurelle, ainsi que les vecteurs de vitesse et les lignes de flux autour de la géométrie structurelle. La pression de surface et les coefficients de surface Cp sont également calculés (figure 8).
Vous pouvez afficher graphiquement les résultats mentionnés ci-dessus pour des zones librement définissables (comme des images et des vidéos). Pour une meilleure évaluation, RWIND fournit des plans trancheurs mobiles pour l’affichage séparé des « résultats solides » dans un plan (figures 9, 10, et 11).
L’affichage animé sous la forme de segments de ligne mobiles ou de particules pour le résultat de ligne de courant ramifiée 3D est également possible. Cela permet une représentation des flux de vent comme effets dynamiques. De plus, vous pouvez exporter les résultats sous forme d’image ou de vidéo (en particulier pour les résultats animés).
Une fois l’analyse CFD effectuée, les pressions de surface résultantes pour un pas de temps sélectionné sont automatiquement transférées dans les cas de charge respectifs de RFEM (ou RSTAB) sous forme de charges nodales maillées EF ou de charges de barre. Ainsi, le calcul de ces cas de charge est effectué et il en résulte des efforts internes, des déformations, des contraintes, et ainsi de suite, comme le montre la figure 12.
Ainsi, les cas de charge contenant la distribution de charge de vent générée avec RWIND peuvent être combinés avec d’autres charges dans des combinaisons de charges et de résultats, et peuvent être utilisés pour une analyse et une vérification supplémentaires.
