Zastosowanie obciążenia wiatrem w RWIND 2

Artykuł techniczny na temat analizy statyczno-wytrzymałościowej w programach Dlubal Software

  • Baza informacji

Artykuł o tematyce technicznej

RWIND 2 to program do generowania obciążeń wiatrem w oparciu o CFD (Computational Fluid Dynamics). Symulacja numeryczna przepływu wiatru jest generowana wokół dowolnego budynku, w tym budynku o nieregularnej lub unikalnej geometrii, w celu określenia obciążeń wiatrem na powierzchnie i pręty. RWIND 2 może być zintegrowany z programem RFEM/RSTAB w celu przeprowadzenia analizy statyczno-wytrzymałościowej lub jako samodzielna aplikacja.

Zarówno RFEM, jak i RSTAB posiadają interfejs do eksportu modeli do RWIND, gdzie wiatr (pod względem prędkości i turbulencji) może być zdefiniowany w formie tabelarycznej lub, jeszcze praktyczniej, na podstawie specyfikacji wiatru w normie.

W przypadku ręcznego uruchamiania programu RWIND nie jest wymagany interfejs w programie RFEM ani RSTAB, a obciążenie wiatrem dotyczące modeli i parametrów obliczeń zastosowanych w mechanice płynów, można definiować bezpośrednio w programie RWIND. Ponadto istnieje możliwość bezpośredniego modelowania rzeźby terenu poprzez importowanie plików VTP, STL, OBJ oraz IFC.

W tym artykule zademonstrowano generowanie obciążenia wiatrem w programie RWIND 2, będącym uzupełnieniem programu RFEM 6 w celu przeprowadzenia pełnej analizy statyczno-wytrzymałościowej i wymiarowania.

Przykład

Konstrukcja wykorzystana w tym przykładzie to dach stadionu składający się z membran, jak pokazano na rysunku 1. Ponieważ konstrukcja została już zamodelowana w programie RFEM 6 i zdefiniowano przypadki obciążeń dla obciążeń stałych, wstępnych i wymuszonych, należy utworzyć osobny przypadek obciążenia dla przyłożenia obciążenia wiatrem. Należy podkreślić, że w przypadku stosowania funkcji wyszukiwania kształtu  (form-finding) żądany kształt należy przyjąć jako stan początkowy w analizie wiatru. Pozwala to uniknąć nieprawidłowej geometrii powierzchni w tunelu aerodynamicznym.

Po pierwsze, ważne jest, aby upewnić się, że specjalne rozszerzenie Wind Simulation jest aktywowane w Danych podstawowych modelu (Rysunek 2). Umożliwi to wybór symulacji wiatru jako typu analizy dla przypadku obciążenia wiatrem, jak na rys. 3.

Dostępne są teraz dwa nowe rejestry. W symulacji wiatru (zdjęcie 4) można użyć modelu do symulacji wiatru w cyfrowym tunelu aerodynamicznym, w którym środowisko obciażenia wiatrem jest definiowane na podstawie ustawień analizy symulacji wiatru, kierunku wiatru wokół osi Z (zgodnie z ruchem wskazówek zegara), przesunięcia terenu i samego profilu wiatru. W rzeczywistości można zastosować profil wiatru zgodnie z preferowaną normą lub zdefiniować go samodzielnie, jak na rys. 5.

Aby zdefiniować ustawienia analizy symulacji wiatru, można wybrać ikonę „Utworzyć nowe ustawienia symulacji wiatru”, jak pokazano na rysunku 4, i wprowadzić parametry przepływu, parametry obliczeń oraz inne opcje (rysunek 6).

Wymiary tunelu aerodynamicznego są automatycznie definiowane zgodnie z wybraną normą. Są one wyświetlane w zakładce Tunel aerodynamiczny, jak pokazano na rysunku 7.

Po zdefiniowaniu danych wejściowych w zakresie ustawień symulacji wiatru i tunelu aerodynamicznego można teraz rozpocząć obliczanie obciążenia wiatrem. Jest to proces dwuetapowy, omówiony w poniższym akapicie.

Najpierw w tle uruchamiany jest proces wsadowy, w trakcie którego model umieszczany jest w numerycznym tunelu aerodynamicznym RWIND. Następnie inicjowana jest analiza CFD, a po zakończeniu symulacji wypadkowe naciski powierzchniowe dla wybranego kroku czasowego są zwracane do odpowiednich przypadków obciążeń w programie RFEM lub RSTAB jako obciążenia węzłowe siatki ES lub obciążenia prętowe.

Można też zainicjować samą symulację wiatru, korzystając z ikony „Oblicz symulację wiatru” pokazanej na rysunku 4.

Obliczenia i wyniki

Jak wcześniej wspomniano, RWIND wykorzystuje cyfrowy model CFD do symulacji przepływu wiatru wokół obiektów za pomocą cyfrowego tunelu aerodynamicznego. Proces symulacji oparty jest na siatce objętościowej 3D i określa konkretne obciążenia wiatrem na powierzchnie modelu na podstawie przepływu cieczy wokół modelu.

Przepływy wiatru można obliczać przy użyciu pakietu podstawowego (RWIND Basic) lub pakietu programów pro (RWIND Pro). Pierwszy z nich zapewnia solwer przepływu stałego, podczas gdy drugi zapewnia zarówno solwer przepływu stałego (ustalonego), jak i  przejściowego. Podstawowy pakiet programów wykorzystuje modele turbulencji RAS k-ω i RAS k-ε, natomiast model turbulencji LES SpalartAllmarasDDES jest częścią pakietu programów pro (RWIND Pro).

Dlatego program symuluje przepływ wiatru, określając pola ciśnień, pola prędkości i turbulencji wokół geometrii konstrukcji, a także wektory prędkości i linie przepływu wokół geometrii konstrukcji. Obliczane są również ciśnienie powierzchniowe i współczynniki powierzchniowe Cp (rysunek 8).

Można wyświetlić wyżej wymienione wyniki dla dowolnie definiowanych stref graficznie (w postaci obrazów i wideo). Dla lepszej oceny, RWIND oferuje dowolnie przesuwane płaszczyzny typu slicer w celu osobnego wyświetlenia "wyników brył" w płaszczyźnie (rysunki 9, 10 i 11). W celu uzyskania wyników w postaci rozgałęzionych linii przepływu 3D możliwe jest również wyświetlanie animacji w postaci ruchomych odcinków lub cząstek, co pozwala na odwzorowanie przepływu wiatru jako efektu dynamicznego. Ponadto można eksportować wyniki jako obraz lub wideo (szczególnie w przypadku wyników animowanych).

Po przeprowadzeniu analizy CFD, wynikowe naciski powierzchniowe dla wybranego kroku czasowego są automatycznie przenoszone do odpowiednich przypadków obciążeń w programie RFEM (lub RSTAB) jako obciążenia węzłowe siatki ES lub obciążenia prętowe. W związku z tym obliczenia tych przypadków obciążeń są przeprowadzane, a ich wynikiem są siły wewnętrzne, odkształcenia, naprężenia itd., jak pokazano na rysunku 12.

W ten sposób przypadki obciążeń zawierające rozkład obciążenia wiatrem wygenerowane za pomocą RWIND można łączyć z innymi obciążeniami w kombinacje obciążeń i wyników oraz wykorzystywać do dalszej analizy i obliczeń.

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing i obsługa klienta

Pani Kirova jest odpowiedzialna za tworzenie artykułów technicznych i zapewnia wsparcie techniczne klientom firmy Dlubal.

Słowa kluczowe

Symulacja wiatru Zastosowanie obciążenia wiatrem Obliczeniowa mechanika płynów

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 424x
  • Zaktualizowane 21. kwietnia 2022

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady? Skontaktuj się z nami telefonicznie, mailowo, na czacie lub na forum lub znajdź sugerowane rozwiązania i przydatne wskazówki na stronie FAQ, dostępnej przez całą dobę.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

[email protected]

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do konstrukcji drewnianych

Szkolenie online 25. maja 2022 16:00 - 17:00 CEST

Wymiarowanie aluminium ADM 2020 w\n RFEM 6

ADM 2020 Aluminium Design w RFEM 6

Webinar 25. maja 2022 14:00 - 15:00 EST

Event Invitation

Otwarte Dni Drewna

Konferencje 25. maja 2022 - 26. maja 2022

Event Invitation

XXX Konferencja Naukowo-Techniczna - Awarie Budowlane

Konferencje 23. maja 2022 - 27. maja 2022

Form-Finding i wymiarowanie membran w RFEM 6

Form-Finding i wymiarowanie membran w RFEM 6

Webinar 2. czerwca 2022 12:00 - 13:30 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 dla studentów | USA

Szkolenie online 8. czerwca 2022 13:00 - 16:00 EST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 9. czerwca 2022 8:30 - 12:30 CEST

Szkolenia online | Angielski

Eurokod 5 | Konstrukcje drewniane zgodnie z DIN EN 1995-1-1

Szkolenie online 15. czerwca 2022 8:30 - 12:30 CEST

Event Invitation

XXXVI Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji

Konferencje 28. czerwca 2022 - 1. lipca 2022

ASCE 7-16 Analiza spektrum odpowiedzi w RFEM 6

ASCE 7-16 Analiza spektrum odpowiedzi w RFEM 6

Webinar 5. maja 2022 14:00 - 15:00 EST

Webservice i API w RFEM 6

Webservice i API w RFEM 6

Webinar 20. kwietnia 2022 14:00 - 15:00 CEST

Analiza geotechniczna w RFEM 6

Analiza geotechniczna RFEM 6

Webinar 7. kwietnia 2022 14:00 - 15:00 CEST

Obliczanie konstrukcji membranowej w RFEM 6

Obliczanie konstrukcji membranowej w RFEM 6

Webinar 17. marca 2022 14:00 - 15:00 EST

RWIND

Program samodzielny

RWIND to samodzielny program do symulacji CFD przepływu wiatru wokół budynków o dowolnym kształcie wraz z obiektami otaczającymi (cyfrowy tunel aerodynamiczny) i generowania obciążeń wiatrem, czyli sił oddziałujących na te obiekty. Daje możliwość obliczania zarówno stacjonarnego jak i przejściowego nieściśliwego turbulentnego przepływu wiatru.
Może być używany jako samodzielny program albo z programem RFEM lub RSTAB do przeprowadzenia pełnej analizy statyczno-wytrzymałościowej i wymiarowania.

Cena pierwszej licencji
3 860,00 USD
RWIND

Program samodzielny

RWIND 2 to program (cyfrowy tunel aerodynamiczny) do numerycznej symulacji przepływu wiatru wokół budynków o dowolnej geometrii wraz z określeniem obciążeń wiatrem na ich powierzchniach.
Może być używany jako samodzielny program albo z programem RFEM lub RSTAB do przeprowadzenia pełnej analizy statyczno-wytrzymałościowej i wymiarowania.

Cena pierwszej licencji
2 740,00 USD
RFEM 6
Hala z dachem łukowym

Program główny

Program do analizy statyczno-wytrzymałościowej RFEM 6 jest podstawą systemu modułowego oprogramowania.
Program główny RFEM 6 służy do definiowania konstrukcji, materiałów i obciążeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych składających się z płyt, ścian, powłok i prętów.
Program umożliwia wymiarowanie konstrukcji złożonych oraz elementów bryłowych i kontaktowych.

Cena pierwszej licencji
3 990,00 USD