Оба RFEM и RSTAB имеют интерфейс для экспорта моделей в RWIND, где ветер (с точки зрения скорости и турбулентности) может быть определен в табличной форме или, что еще удобнее, на основе спецификации стандартов ветра.
При ручном запуске программы RWIND интерфейс в RFEM или RSTAB не требуется, и вы можете определить высотно-зависимую нагрузку ветра и другие данные гидродинамики непосредственно в RWIND. Кроме того, вы можете напрямую моделировать структуры и окружающую местность, импортируя файлы VTP, STL, OBJ и IFC.
Эта статья продемонстрирует генерацию ветровой нагрузки в RWIND 2 как дополнение к RFEM 6 для полного анализа и проектирования конструкций.
Практический пример
Структура, используемая в этом примере, представляет собой крышу стадиона, состоящую из мембран, как показано на рисунке 1. Учитывая, что структура уже смоделирована в RFEM 6, и определены случаи нагрузки для постоянных, предварительных и наложенных нагрузок, должна быть создана отдельная нагрузка для приложения ветровой нагрузки.
Важно подчеркнуть, что если учитывается формообразование, ассоциированная форма должна приниматься в качестве начального состояния в ветровом анализе. Таким образом, вы избегаете некорректных геометрий поверхностей в аэродинамической трубе.
Во-первых, важно убедиться, что Симуляция ветра как специальное решение добавочного модуля активирована в Основных данных модели (рисунок 2). Это позволит вам выбрать Симуляцию ветра как тип анализа для случая ветровой нагрузки, как на рисунке 3.
Доступны два новых регистра. В Симуляция ветра (рисунок 4) вы можете использовать модель для симуляции ветра в числовой аэродинамической трубе, где среда ветра определяется на основе настроек анализа симуляции ветра, направление ветра вокруг оси Z (по часовой стрелке), смещение рельефа и профиль ветра. Фактически, вы можете использовать профиль ветра в соответствии с предпочтительным стандартом или определить его самостоятельно, как на рисунке 5.
Чтобы задать настройки анализа симуляции ветра, вы можете выбрать значок "Создать новые настройки симуляции ветра", как указано на рисунке 4, и ввести параметры потока, параметры расчета и другие опции (рисунок 6).
Размеры аэродинамической трубы автоматически определяются в соответствии с выбранным стандартом. Они отображаются на вкладке Аэродинамическая труба, как показано на рисунке 7.
Учитывая, что вы определили входные данные по настройкам симуляции ветра и аэродинамической трубе, теперь вы можете начать расчет ветровой нагрузки. Это двухшаговый процесс, обсуждаемый в следующем параграфе.
Во-первых, в фоновом режиме начинается процесс, который размещает модель в числовой аэродинамической трубе RWIND. Затем инициализируется CFD-анализ, и как только симуляция завершена, результирующее давление на поверхности для выбранного временного шага возвращается в соответствующие случаи нагрузок RFEM или RSTAB как узловые нагрузки сетки конечных элементов или нагрузки на элементы.
Вы также можете инициализировать симуляцию ветра самостоятельно, используя значок "Рассчитать симуляцию ветра", показанный на рисунке 4.
Расчет и результаты
Как было упомянуто ранее, RWIND использует числовую CFD-модель для симуляции потоков ветра вокруг объектов, используя цифровую аэродинамическую трубу. Процесс симуляции основан на объемной сетке 3D и определяет конкретные ветровые нагрузки на поверхности модели из результатов потока вокруг модели.
Вы можете рассчитать потоки ветра, используя базовый пакет программ (RWIND Basic) или профессиональный (RWIND Pro). Первый предоставляет стационарный решатель, тогда как второй предоставляет как стационарный, так и переходный решатель. Базовый пакет программ использует модели турбулентности RAS k-ω и RAS k-ε, тогда как модель турбулентности LES SpalartAllmarasDDES является особенностью профессионального пакета программ (RWIND Pro).
Таким образом, программа симулирует поток ветра, определяя поле давления, поле скорости и поле турбулентности вокруг геометрии конструкции, а также векторы скорости и путевые линии вокруг геометрии конструкции. Также рассчитываются давление на поверхности и коэффициенты поверхности Cp (рисунок 8).
Вы можете отображать вышеупомянутые результаты для свободно определяемых зон графически (как изображения и видео). Для лучшей оценки RWIND предоставляет свободно перемещаемые срезы плоскостей для отдельного отображения "твердых результатов" в плоскости (изображения 9, 10 и 11).
Также возможно анимированное отображение в виде движущихся отрезков линий или частиц для 3D разветвленного результата путевых линий, позволяя, таким образом, представить поток ветра как динамический эффект. Более того, вы можете экспортировать результаты в виде изображения или видео (особенно для анимированных результатов).
Как только CFD-анализ выполнен, результирующее давление на поверхности для выбранного временного шага автоматически передается в соответствующие случаи нагрузок RFEM (или RSTAB) как узловые нагрузки сетки конечных элементов или нагрузки на элементы. Таким образом производится расчет этих случаев нагрузок, что приводит к внутренним силам, деформациям, напряжениям и так далее, как показано на рисунке 12.
Таким образом, случаи нагрузок, содержащие распределение ветровых нагрузок, сгенерированные с RWIND, могут комбинироваться с другими нагрузками в комбинации нагрузок и результатов и могут использоваться для дальнейшего анализа и проектирования.
