Historia użytkownika
W tym przykładzie obliczymy średnie wartości sił dla przekroju mostu, takie jak te stosowane do przekrojów konstrukcyjnych w procesie projektowania na podstawie WTG-Merkblatt-M3.
Zgodnie z rysunkiem 2.2 w WTG-Merkblatt-M3, ten przykład jest sklasyfikowany jako Grupa 1.
- G2: Wartości absolutne o średnich wymaganiach dokładności. Obszar zastosowania może obejmować parametry lub wstępne badania, gdy późniejsze badania z wyższą dokładnością są planowane (np. badanie w tunelu aerodynamicznym klasy G3).
- R2: Izolowany, wszystkie istotne kierunki wiatru z wystarczająco drobną rozdzielczością kierunkową.
- Z1: Wartości średnie statystyczne, pod warunkiem, że dotyczą procesów przepływu stacjonarnego, gdzie fluktuacje (np. z powodu turbulentnych przepływów) mogą być wystarczająco uchwycone innymi metodami.
- S1: Efekty statyczne. Wystarcza reprezentacja modelu konstrukcji z niezbędnymi szczegółami mechanicznymi, ale bez własności masy i tłumienia.
Wymiary przykładu przedstawiono na rysunku 1, a założenie wejściowe zilustrowano w tabeli 1:
Tabela 1: Dane wejściowe do przykładu weryfikacji sekcji mostu
| Model | Sekcja mostu |
|---|---|
| Podstawowa prędkość wiatru | V = 30 m/s |
| Gęstość powietrza | ρ = 1.225 kg/m³ |
| Solver | Oparty na ciśnieniu |
| Model turbulencji | Steady k-ω SST |
| Rodzaj profilu prędkości wiatru | Stały w wysokości |
| Intensywność turbulencji | 27% |
| Algorytm numeryczny | Algorytm SIMPLE |
| Dyskretizacja | Drugiego rzędu |
| Ciśnienie resztkowe | 10⁻⁴ |
| Lepkość kinematyczna | ν = 1.5 × 10⁻⁵ |
Rysunek 2 pokazuje badanie wrażliwości sieci w RWIND Pro dla sekcji mostu. Współczynnik siły 𝐶𝑓
nieznacznie zmniejsza się z 0,94 przy gęstości siatki 10% do 0,90 przy gęstości 25%, a następnie nieznacznie wzrasta do 0,92 przy gęstości 35%. Chociaż istnieje niewielka fluktuacja, zmienność pozostaje w dopuszczalnej tolerancji, co wskazuje, że wyniki są wystarczająco stabilne do praktycznego użycia inżynieryjnego.
Ponadto badanie siatki obliczeniowej musi być przeprowadzone zgodnie z poniższym linkiem:
W tym przykładzie porównamy średnią wartość siły wiatru w kierunku x pomiędzy EN 1991-1-4 a RWIND. Współczynnik siły cfx,o dla sekcji mostowych można uzyskać za pomocą wykresu 8.3 w EN 1991-1-4:
Siła w kierunku X - Metoda uproszczona
Gdzie zostało ocenione, że procedura odpowiedzi dynamicznej nie jest konieczna, siłę wiatru w kierunku x można uzyskać za pomocą Wyrażenia (8.2) w EN 1991-1-4:
vb=30 m/s to niezbędna prędkość wiatru
C to współczynnik obciążenia wiatrem. C=ce⋅cf,x=1.425×1.3=1.85 , gdzie ce jest współczynnikiem ekspozycji danym w 4.5, a cf,x jest dany w 8.3.1(1)
Aref,x=5 m2 to powierzchnia odniesienia podana w 8.3.1
ρ=1.225 kg/m3 to gęstość powietrza
WTG-Merkblatt M3 dostarcza dwóch kluczowych metod walidacji wyników symulacji. Metoda Hit Rate ocenia, ile wartości symulowanych Pi poprawnie odpowiada wartościom odniesienia Oi w zdefiniowanej tolerancji, korzystając z podejścia klasyfikacji binarnej (trafienie lub chybienie). Podejście to ocenia niezawodność symulacji przez obliczenie wskaźnika trafień q, podobnie do funkcji ufności stosowanych w teorii niezawodności. Natomiast metoda Znormalizowanego Średniego Błędu Kwadratowego (e2) oferuje bardziej szczegółową ocenę dokładności, przez ilościowe określenie średniej kwadratowej odchylenia pomiędzy wartościami symulowanymi a odniesienia, znormalizowanej w celu uwzględnienia różnic w skali. Razem te metody dostarczają zarówno jakościowych, jak i ilościowych miar dla walidacji symulacji.
Wyniki sił w RWIND i porównanie z Eurocode
W RWIND wyniki całkowitych sił wiatru są dostępne w zakładce Info modelu edytowanego, jak pokazano na rysunkach 3 i 4. Różnica pomiędzy scenariuszem krytycznego kierunku wiatru RWIND (θ=0°) a Eurocode wynosi około Wrel = 5.36% (niższa niż wspomniane kryteria w WTG = 10%); następnie wskaźnik trafień można uzyskać jako q=100%, co pokazuje dobrą zgodność. Niski znormalizowany średni błąd kwadratowy e2=0.002 również potwierdza silną zgodność pomiędzy symulacją a pomiarami, skutecznie spełniając standardy walidacji.
