RWIND Simulation | Simulação de vento (túnel de vento)

Funções

• Análise 3D de fluxo de vento incompressível com o pacote de software OpenFOAM^®
• Importação direta de modelos do RFEM ou RSTAB, incluindo modelos adjacentes e de terrenos (ficheiros 3DS, IFC, STEP)
• Elaboração de modelos através de ficheiros STL ou VTP de forma independente do RFEM ou do RSTAB
• Alteração simples do modelo com a função Arrastar e largar e as ajudas de ajustamento gráfico
• Correções automáticas da topologia do modelo com malhas shrink-wrapping
• Opção para adicionar objetos envolventes (edifícios, terreno, ...)
• Descrição da carga de vento em função da altura de acordo com a norma (velocidade, intensidade de turbulência)
• Modelos de turbulência K-epsilon e K-omega
• Ajustamento automático das malhas à profundidade de detalhe selecionada
• Cálculo paralelo com aproveitamento otimizado das capacidades de desempenho de computadores com processadores multicore
• Resultados em poucos minutos para simulações de baixa resolução (até 1 milhão de células)
• Resultados em poucas horas para simulações com resolução média/alta (1–10 milhões de células)
• Representação gráfica dos resultados nos planos Clipper/Slicer (campos escalares e vetoriais)
• Representação gráfica de linhas de fluxo
• Animação de linhas de fluxo (criação de vídeo opcional)
• Definição de amostras de pontos e linhas
• Apresentação dos coeficientes de pressão aerodinâmicos
• Representação gráfica das propriedades de turbulência na área de vento
• Malha opcional através da opção de camada de contorno para a área perto da superfície do modelo
• Possibilidade de considerar superfícies rugosas do modelo
• Utilização opcional de um esquema numérico de segunda ordem
• Interface de utilizador multilingue (por exemplo, português, inglês, alemão, espanhol, francês)
• Possibilidade de documentar resultados no relatório de impressão do RFEM e do RSTAB

Entrada de dados

O RFEM e o RSTAB têm uma interface especial para a exportação de modelos para o RWIND Simulation. Nesta interface, as direções do vento a serem analisadas são definidas através de posições angulares relacionadas em torno do eixo vertical do modelo e o perfil de intensidade de vento e de turbulência em função da altura de acordo com a norma para o vento. Com base nestes dados, é possível criar os próprios casos de carga para cada posição angular através da utilização de parâmetros de fluidos, propriedades do modelo de turbulência e parâmetros de iteração, que são todos guardados de forma global. Estes casos de carga podem ser estendidos a partir de gráficos de vetores STL através de edição parcial no ambiente RWIND Simulation com modelos de terreno ou de envolvente.

O programa RWIND Simulation também pode ser operado manualmente sem a interface no RFEM e RSTAB. Neste caso, as estruturas e o terreno envolvente são diretamente modelados no RWIND Simulation através da importação de ficheiros STL e VTP. A carga de vento dependente da altura e outros dados mecânicos dos fluídos podem ser definidos diretamente no RWIND Simulation.

Cálculo

O RWIND Simulation utiliza um modelo CFD numérico (Computational Fluid Dynamics) para executar fluxos de vento em torno dos edifícios com a ajuda de um túnel de vento digital. A partir do processo de simulação são criadas cargas de vento específicas para o RFEM ou o RSTAB.

Para a simulação é utilizada uma malha sólida 3D. O RWIND Simulation efetua uma disposição automática da malha, na qual é possível configurar facilmente a densidade da malha, assim como as densidades locais no modelo através de poucos parâmetros. Para o cálculo dos fluxos de vento e das pressões superficiais no modelo é utilizado um solucionador numérico para fluxos turbulentos incompressíveis. Os resultados são depois extrapolados no modelo. O RWIND Simulation está concebido de maneira a funcionar com diferentes solucionadores numéricos. 

Atualmente recomendamos a utilização do pacote de software OpenFOAM^®, com o qual obtivemos resultados muito bons nos nossos testes, além de ser uma ferramenta muito utilizada para simulações CFD. Estão em desenvolvimento solucionadores numéricos alternativos.

Resultados

Para além destes casos de carga resultantes no RFEM ou RSTAB (ver capítulo seguinte), obtém-se mais resultados da análise aerodinâmica no RWIND Simulation, os quais representam o problema de fluxo como um todo:

• Pressão na superfície do corpo
• Campo de pressão em torno da geometria do corpo
• Campo de velocidade em torno da geometria do corpo
• Vetores de velocidade em torno da geometria do corpo
• Linhas de fluxo em torno da geometria do corpo
• Forças em corpos com forma de barra, originalmente concebidos a partir de elementos de barra
• Diagrama de convergência
• Direção e tamanho da resistência do fluxo dos corpos definidos

Estes resultados são apresentados no ambiente do RWIND Simulation e avaliados graficamente. Como os resultados do fluxo em torno da geometria do corpo são confusos na representação geral, é possível ver planos de secção com mobilidade livre para a apresentação separada dos "resultados de sólido" num plano. Da mesma maneira, no resultado ramificado das linhas de fluxo em 3D, é apresentada uma representação animada das linhas ou partículas móveis para além da representação estrutural. Esta opção ajuda a representar o fluxo de vento como um efeito dinâmico.

Todos os resultados podem ser exportados como imagem ou, especialmente para os resultados animados, como vídeo.

Transferência de cargas de vento para o RFEM ou RSTAB

Ao iniciar a análise no programa de interface, começa um processo de conjuntos que coloca todas as definições de barras, superfícies e sólidos do modelo RFEM/RSTAB de forma rodada com todos os coeficientes relevantes no túnel de vento numérico do RWIND Simulation, que depois analisa o modelo e devolve as pressões superficiais resultantes como cargas de nó de malha de EF ou cargas de barra nos respetivos casos de carga do RFEM/RSTAB.

Estes casos de carga contendo cargas RWIND Simulation podem ser calculados e combinados com outras cargas em combinações de cargas e combinações de resultados.