Zarówno RFEM, jak i RSTAB mają interfejs do eksportowania modeli do RWIND, gdzie wiatr (pod względem prędkości i turbulencji) może być definiowany w formie tabelarycznej lub, jeszcze bardziej praktycznie, na podstawie specyfikacji normy wiatrowej.
Podczas uruchamiania programu RWIND ręcznie, nie jest wymagany interfejs w RFEM lub RSTAB i można bezpośrednio zdefiniować zależne od wysokości obciążenie wiatrem oraz inne dane mechaniki płynów bezpośrednio w RWIND. Ponadto można bezpośrednio modelować konstrukcje i otoczenie terenu poprzez import plików VTP, STL, OBJ i IFC.
Ten artykuł pokaże generowanie obciążeń wiatrowych w RWIND 2 jako uzupełnienie dla RFEM 6 do pełnej analizy i projektowania konstrukcji.
Przykład praktyczny
Strukturą używaną w tym przykładzie jest dach stadionu składający się z membran, jak pokazano na Obrazie 1. Biorąc pod uwagę, że struktura została już zamodelowana w RFEM 6, a przypadki obciążeń dla stałych, napięcia wstępnego i nałożonych obciążeń są zdefiniowane, należy stworzyć osobny przypadek obciążenia dla zastosowania obciążenia wiatrem.
Należy podkreślić, że jeśli uwzględnia się znalezienie formy, powiązany kształt musi być przyjęty jako stan początkowy w analizie wiatrowej. Dzięki temu unikniesz nieprawidłowych geometrii powierzchni w tunelu wiatrowym.
Po pierwsze, ważne jest, aby upewnić się, że Symulacja Wiatru jako specjalne rozszerzenie rozwiązania jest aktywowana w Danych Podstawowych modelu (Obraz 2). Dzięki temu będziesz mógł wybrać Symulację Wiatru jako typ analizy dla przypadku obciążenia wiatrem, jak na Obrazie 3.
Dostępne są teraz dwa nowe rejestry. W Symulacji Wiatru (Obraz 4) możesz użyć modelu do symulacji wiatru w numerycznym tunelu wiatrowym, gdzie medium wiatrowe 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, możesz użyć profilu wiatru zgodnie z preferowaną normą lub samodzielnie go zdefiniować, jak na Obrazie 5.
Aby zdefiniować ustawienia analizy symulacji wiatru, możesz wybrać ikonę „Utwórz nowe ustawienia symulacji wiatru”, jak wskazano na Obrazie 4 i wprowadzić parametry przepływu, parametry obliczeniowe oraz inne opcje (Obraz 6).
Wymiary tunelu wiatrowego są automatycznie definiowane zgodnie z wybraną normą. Są one wyświetlane na zakładce Tunel Wiatrowy, jak pokazano na Obrazie 7.
Mając zdefiniowane dane wejściowe w zakresie ustawień symulacji wiatru i tunelu wiatrowego, możesz teraz rozpocząć obliczanie obciążenia wiatrem. Jest to proces dwuetapowy omówiony w następnym akapicie.
Najpierw w tle rozpoczyna się proces wsadowy, który umieszcza model w numerycznym tunelu wiatrowym RWIND. Następnie inicjowana jest analiza CFD, a po zakończeniu symulacji, wynikowe ciśnienia na powierzchni dla wybranego kroku czasowego są zwracane do odpowiednich przypadków obciążenia RFEM lub RSTAB jako obciążenia węzłów siatki FE lub obciążenia członów.
Możesz również zainicjować jedynie symulację wiatru, używając ikony „Oblicz Symulację Wiatru” pokazanej na Obrazie 4.
Obliczenia i wyniki
Jak wcześniej wspomniano, RWIND używa numerycznego modelu CFD do symulacji przepływów wiatru wokół obiektów przy użyciu cyfrowego tunelu wiatrowego. Proces symulacji oparty jest na siatce objętości 3D i określa specyficzne obciążenia wiatrowe na powierzchniach modelu na podstawie wyników przepływu wokół modelu.
Możesz obliczać przepływy wiatru, używając podstawowego pakietu programu (RWIND Basic) lub profesjonalnego (RWIND Pro). Ten pierwszy zapewnia rozwiązanie stacjonarne, natomiast drugi oferuje zarówno stacjonarne, jak i przemijające rozwiązanie. Podstawowy pakiet programu wykorzystuje modele turbulencji RAS k-ω i RAS k-ε, podczas gdy model turbulencji LES SpalartAllmarasDDES jest cechą profesjonalnego pakietu (RWIND Pro).
Zatem program symuluje przepływ wiatru, określając pole ciśnienia, pole prędkości i pole turbulencji wokół geometria konstrukcji, jak również wektory prędkości i linie prądu wokół geometrii struktury. Obliczane są także ciśnienie powierzchniowe i współczynniki powierzchni Cp (Obraz 8).
Możesz wyświetlić wspomniane wyniki dla dowolnie definiowalnych stref graficznie (zarówno jako obrazy, jak i filmy). Dla lepszej oceny, RWIND oferuje swobodnie poruszające się płaszczyzny przecinające do oddzielnego wyświetlania wyników "ciał stałych" na płaszczyźnie (Obrazy 9, 10 i 11).
Możliwa jest również animowana prezentacja w formie poruszających się odcinków linii lub cząstek dla wyniku 3D rozgałęzionej linii prądu, umożliwiająca przedstawienie przepływu wiatru jako dynamicznego efektu. Ponadto możesz eksportować wyniki jako obraz lub film (zwłaszcza dla wyników animowanych).
Po przeprowadzeniu analizy CFD, wynikowe ciśnienia na powierzchni dla wybranego kroku czasowego są automatycznie przenoszone do odpowiednich przypadków obciążenia RFEM (lub RSTAB) jako obciążenia węzłów siatki FE lub obciążenia członów. W ten sposób obliczane są te przypadki obciążeń, a wynikiem są siły wewnętrzne, odkształcenia, naprężenia itp., jak pokazano na Obrazie 12.
W ten sposób przypadki obciążenia zawierające rozkład obciążenia wiatrowego wygenerowany za pomocą RWIND mogą być łączone z innymi obciążeniami w kombinacjach obciążeń i wyników, i mogą być używane do dalszej analizy i projektowania.
