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 767x
  • Zaktualizowane 14. października 2022

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Masz dodatkowe pytania lub potrzebujesz porady? Skontaktuj się z nami przez telefon, e-mail, czat, forum lub przeszukaj stronę FAQ, dostępną 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

[email protected]

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania betonu zbrojonego

Szkolenie online 12. grudnia 2022 16:00 - 17:00 CET

Szkolenie online | Polski

RFEM 6 | Podstawowe

Szkolenie online 15. grudnia 2022 10:00 - 14:00 CET

Analiza naprężeń powierzchni i prętów w RFEM 6

Analiza naprężeń dla powierzchni i prętów w RFEM 6

Webinar 15. grudnia 2022 14:00 - 15:00 CET

Integracja Revit, IFC i DXF w RFEM 6 (USA)

Integracja Revit, IFC i DXF w RFEM 6 (USA)

Webinar 15. grudnia 2022 14:00 - 15:00 EDT

Nowe funkcje w RFEM 6 i RSTAB 9

Nowe funkcje w RFEM 6 i RSTAB 9

Webinar 21. grudnia 2022 14:00 - 15:00 CET

Analiza konstrukcji stalowych \n w RFEM 6

Analiza konstrukcji stalowych w RFEM 6

Webinar 19. stycznia 2023 12:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Informacje ogólne

Szkolenie online 19. stycznia 2023 9:00 - 13:00 CET

Modelowanie i wymiarowanie płyt CLT w RFEM 6

Modelowanie i wymiarowanie płyt CLT w RFEM 6

Webinar 19. stycznia 2023 14:00 - 15:00 CET

Szkolenie online | Angielski

Eurokod 2 | Konstrukcje betonowe zgodnie z DIN EN 1992-1-1

Szkolenie online 26. stycznia 2023 9:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

Eurokod 3 | Konstrukcje stalowe zgodnie z DIN EN 1993-1-1

Szkolenie online 2. marca 2023 9:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

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

Szkolenie online 16. marca 2023 9:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

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

Szkolenie online 30. marca 2023 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 8. grudnia 2022 9:00 - 13:00 CET

Analiza geotechniczna z etapami budowy w RFEM 6

Analiza geotechniczna z etapami budowy w RFEM 6

Webinar 1. grudnia 2022 14:00 - 15:00 CET

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania drewna

Szkolenie online 25. listopada 2022 16:00 - 17:00 CET

Generator obciążenia wiatrem z wykorzystaniem CFD w RWIND 2

Generator obciążenia wiatrem z wykorzystaniem CFD w RWIND 2

Webinar 24. listopada 2022 12:00 - 13:00 CET

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 23. listopada 2022 9:00 - 13:00 CET

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
3 450,00 EUR
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
2 450,00 EUR
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
4 450,00 EUR