Histoire d'utilisateur
Dans cet exemple, nous allons calculer les pressions locales, les pressions moyennes, et les études de paramètres pour la conception préliminaire avec des méthodes plus précises, telles que l'URANS transitoire.
Cet exemple appartient au Groupe 2, selon la Figure 2.2 du WTG-Merkblatt-M3 :
- G2 : Valeurs absolues avec exigences de précision moyennes. La zone d'application peut inclure des paramètres ou des études préliminaires lorsque des enquêtes ultérieures avec une précision plus élevée sont prévues (par exemple, examen en soufflerie de classe G3).
- R2 : Solitaires, toutes les directions de vent pertinentes avec une résolution directionnelle suffisamment fine.
- Z2 : Valeurs moyennes statistiques et écarts standards, à condition qu'ils impliquent des processus d'écoulement stationnaire, pour lesquels une vérification statistique des fluctuations avec un facteur de pic est suffisante.
- S1 : Effets statiques. Ils sont suffisants pour représenter le modèle structurel avec le niveau de détail mécanique nécessaire, mais sans propriétés de masse et d'amortissement.
Les dimensions de l'exemple sont montrées à la Figure 1, et l'hypothèse d'entrée est illustrée dans le Tableau 1 :
Tableau 1 : Données d'entrée de l'exemple de cube 3D
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Vitesse de vent de base | V | 10,13 | m/s |
| Hauteur du toit | h | 6 | m |
| Dimension horizontale | α | 6 | m |
| Angle du toit | θroof | 0 | Degré |
| Densité de l'air – RWIND | ρ | 1,25 | kg/m³ |
| Directions du vent | θwind | 0 | Degré |
| Modèle de turbulence – RWIND | RANS & URANS | - | - |
| Viscosité cinématique (Équation 7:15, EN 1991-1-4) – RWIND | ν | 1,5×10⁻⁵ | m²/s |
| Ordre du schéma – RWIND | Premier et Second | - | - |
| Valeur cible de résidu – RWIND | 10⁻⁴ | - | - |
| Type de résidu – RWIND | Pression | - | - |
| Nombre minimum d'itérations – RWIND | 800 | - | - |
| Couche limite – RWIND | NL | 10 | - |
| Type de fonction de paroi – RWIND | Enhancé / Blended | - | - |
Analyse de sensibilité
Pour l'exemple actuel, l'analyse de sensibilité est montrée selon la Figure 2. Les résultats des forces de traînée totales sont étudiés pour quatre nombres de maillage différents. L'indépendance du maillage est obtenue à 1,6 million de cellules (Maillage #4).
Le WTG-Merkblatt M3 fournit deux méthodes clés pour valider les résultats de simulation. La méthode Hit Rate évalue combien des valeurs simulées Pi correspondent correctement aux valeurs de référence Oi dans une tolérance définie, en utilisant une approche de classification binaire (réussi ou manqué). Cette approche évalue la fiabilité de la simulation en calculant un taux de réussite q, similaire aux fonctions de confiance utilisées dans la théorie de la fiabilité. En revanche, la méthode Erreur quadratique moyenne normalisée (e2) offre une évaluation de précision plus détaillée en quantifiant la déviation carrée moyenne entre les valeurs simulées et de référence, normalisée pour tenir compte des différences d'échelle. Ensemble, ces méthodes fournissent des mesures qualitatives et quantitatives pour la validation des simulations.
Résultats
Le diagramme de la Figure 3 présente la distribution du coefficient de pression moyen et de pic (Cp) le long d'une position spécifiée sur une structure, comparant les résultats expérimentaux aux simulations numériques utilisant divers modèles computationnels. Les données expérimentales incluent des mesures de l'étude de terrain Silsoe F-S et des tests en soufflerie (WT), tandis que les simulations sont effectuées en utilisant les modèles RWIND RANS et RWIND URANS. Le modèle URANS est en outre divisé en valeurs moyennes et de pic pour analyser de manière exhaustive le comportement de la pression aérodynamique.
La comparaison dans la Figure 4 vise à évaluer la précision des modèles de simulation RWIND pour reproduire les résultats expérimentaux. Des métriques statistiques clés, telles que le coefficient de corrélation (R) et le coefficient de détermination (R²), sont présentées pour quantifier l'accord entre les données simulées et expérimentales, offrant un aperçu de la fiabilité de ces modèles pour l'analyse aérodynamique. La ligne de référence diagonale représente une correspondance parfaite entre les résultats de simulation et expérimentaux, et la proximité des points de données à cette ligne reflète la précision de chaque modèle. La différence entre RWIND et l'Eurocode est d'environ Wrel,RANS = 11,54% et Wrel,URANS = 21,46%; alors le taux de réussite peut être obtenu comme qRANS=59% et qURANS,10%=30% et qURANS,20%=63%. L'erreur quadratique moyenne normalisée est calculée respectivement; e2RANS=0,02 et e2URANS=0,04.
Le modèle est disponible en téléchargement gratuit ici :
