Application des charges de vent à l'aide de RWIND 2

RWIND 2 est un programme autonome de génération de charges de vent basé sur la CFD (Computational Fluid Dynamics). La simulation numérique des flux de vent est générée autour de tout bâtiment, y compris les types de géométrie irréguliers ou uniques, afin de déterminer les charges de vent sur les surfaces et les barres. RWIND 2 peut être intégré à RFEM/RSTAB pour le calcul de structure ou comme application autonome.

RFEM et RSTAB disposent tous deux d'une interface pour l'exportation de modèles vers RWIND, où le vent (en termes de vitesse et de turbulence) peut être défini sous forme de tableau ou, plus précisément, à partir d'une spécification de vent standard.

Lors de l'exécution manuelle du programme RWIND, aucune interface dans RFEM ou RSTAB n'est requise. Vous pouvez donc définir la charge de vent en fonction de la hauteur et d'autres données de mécanique des fluides directement dans RWIND. Vous avez également la possibilité de modéliser directement les structures et l'environnement du terrain en important des fichiers VTP, STL, OBJ et IFC.

Cet article se concentre sur la génération des charges de vent dans RWIND 2 en complément de RFEM 6 pour le calcul et la vérification de structures complètes.

Un 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 les cas de charge pour les charges permanentes, de précontrainte et imposées ont été définis, un cas de charge distinct doit être créé pour l'application des charges de vent. Il est important de souligner que si la recherche de forme est considérée, la forme associée doit être considérée comme un état initial dans l'analyse du vent. Vous évitez ainsi des géométries de surface incorrectes dans la soufflerie.

Tout d'abord, il est essentiel de s'assurer que la simulation de vent en tant que solution complémentaire spéciale est activée dans les données de base du modèle (Figure 2). Vous pourrez ainsi sélectionner la simulation de vent comme type d'analyse pour le cas de charge de vent, comme sur la Figure 3.

Deux nouveaux registres sont désormais disponibles. Dans la simulation du vent (Figure 4), vous pouvez utiliser le modèle pour simuler le vent dans une soufflerie numérique où le fluide calorifique est défini sur la base des paramètres d'analyse de la simulation du vent, de la direction du vent autour de l'axe Z (dans le sens des aiguilles d'une montre), le décalage du terrain et le profil du vent en lui-même. De ce fait, vous pouvez utiliser un profil de vent selon la norme de votre choix ou le définir vous-même, comme sur la Figure 5.

Pour définir les paramètres de l'analyse de simulation de vent, vous pouvez sélectionner l'icône « Créer des paramètres d'analyse de simulation des flux de vent » comme indiqué sur la Figure 4 et insérer les paramètres du flux, les paramètres de calcul et d'autres options (Figure 6).

Les dimensions de la soufflerie sont définies automatiquement selon la norme sélectionnée. Elles sont affichées dans l'onglet Soufflerie, comme le montre la Figure 7.

Après avoir défini les données d'entrée en termes de paramètres de simulation de vent et de soufflerie, vous pouvez maintenant commencer à calculer la charge de vent. Ce processus en deux étapes est décrit dans le paragraphe suivant.

Tout d'abord, en arrière-plan, un processus par lots démarre et le modèle est placé dans la soufflerie numérique de RWIND. Une analyse CFD est ensuite lancée et une fois la simulation terminée, les pressions surfaciques résultantes pour un pas de temps sélectionné sont renvoyées dans les cas de charge respectifs de RFEM ou RSTAB sous forme de charges nodales de maillage EF ou de charges de barre.

Vous pouvez également initialiser la simulation de vent seule à l'aide de l'icône « Calculer la simulation de vent » affichée sur la Figure 4.

Calcul et résultats

Comme mentionné précédemment, RWIND utilise un modèle numérique CFD pour simuler les flux de vent autour des objets à l'aide d'une soufflerie numérique. Le processus de simulation est basé sur un maillage volumique 3D et détermine les charges de vent spécifiques sur les surfaces du modèle à partir du résultat de l'écoulement autour du modèle.

Vous pouvez calculer les flux de vent à l'aide des logiciels de base (RWIND Basic) ou pro (RWIND Pro). Le premier fournit un solveur stationnaire, tandis que le second fournit à la fois un solveur stationnaire et un solveur transitoire. Le progiciel de base utilise les modèles de turbulence RAS k-ω et RAS k-ε, tandis que le modèle de turbulence LES SpalartAllmarasDDES est une fonctionnalité du progiciel pro (RWIND Pro).

Par conséquent, le programme simule l'écoulement du vent en déterminant le champ de pression, le champ de vitesse et le champ de turbulence autour de la géométrie de la structure, ainsi que les vecteurs de vitesse et les lignes de flux autour de la géométrie de la structure. La pression surfacique et les coefficients C_p surfaciques sont également calculés (Figure 8).

Vous pouvez afficher graphiquement les résultats mentionnés ci-dessus pour les zones librement définissables (sous forme d'images et de vidéos). Pour une meilleure évaluation, RWIND fournit des plans de coupe librement mobiles pour l'affichage séparé des « résultats solides » dans un plan (Figures 9, 10 et 11). L'affichage animé sous forme de segments de ligne ou de particules mobiles est également possible pour le résultat de la branche d'air 3D, ce qui permet de représenter le flux de vent sous forme d'effet dynamique. Vous pouvez également exporter les résultats sous forme d'image ou de vidéo (en particulier pour les résultats animés).

Une fois l'analyse CFD effectuée, les pressions surfaciques résultantes pour un pas de temps sélectionné sont automatiquement transférées dans les cas de charge correspondants de RFEM (ou RSTAB) sous forme de charges nodales de maillage EF ou de charges de barre. Le calcul de ces cas de charge est donc effectué et on obtient finalement des efforts internes, des déformations, des contraintes, etc., comme le montre la Figure 12.

De cette manière, les cas de charge contenant la distribution des charges de vent générées avec RWIND peuvent être combinés avec d'autres charges dans des combinaisons de charges et de résultats, et peuvent être utilisés pour des analyses et des vérifications ultérieures.

Modèle 3D

• Visionneuse 3D | Google
• Visionneuse 3D | Babylon
• Réalité virtuelle

Modèle | Toiture de stade en membranes