Введение
При расчете сложной конструкции и наличии экспериментальных данных о ветровом давлении на поверхности, можно применить их в статическом расчете с помощью RFEM 6 и RWIND 2.
Сначала необходимо задать в модели данные с датчиков давления согласно их местоположению. Это возможно либо в RFEM 6, либо напрямую в автономной программе RWIND (в качестве контрольных данных): см. техническая статья 1870 .
Этот ввод данных даст программе дискретную информацию о давлениях. Однако, значения давления должны быть каким-то образом распределены по поверхностям конструкции для того, чтобы можно было вычислить ветровую нагрузку и выполнить статический расчет. Это выполняет RWIND 2. CFD-расчет выполняется в фоновом режиме, чтобы создать соответствующую сетку и проверить экспериментальные данные (однако, когда выполняется только статический расчет на основе данных измерений, результаты CFD-расчета не важны, и сходимость не требуется).
Обратите внимание на то, что интерполяция не основана на реальных физических явлениях, и ее достоверность сильно зависит от количества (или плотности) датчиков давления. Тем не менее, даже на основе ограниченного количества датчиков давления можно определить распределение давления, а его качество будет зависеть от инженерных знаний пользователя. Помните, что данные методы интерполяции - это всего лишь инструмент для распределения давления по поверхности без учета физических явлений.
Рабочий процесс в RWIND 2
Сначала задайте в вашей модели точечные образцы. В RWIND 2 можно задать несколько точек в одном точечном датчике. Это можно применить, когда все точки имеют одинаковые свойства (ограничение зоны и т.д.). Датчики на исходной модели подходят для экспериментальных данных. Достаточно лишь отметить флажок «Проверочные данные» и затем задать в столбце «ver_p» измеренные значения давления (рисунок 01).
Ограничение области
Давление, вызванное ветром, в значительной степени зависит от направления ветра. Очевидно, что это давление сильно различается в зависимости от ориентации поверхности по отношению к ветру. Поэтому имеет смысл ограничить интерполяцию давления на конкретной поверхности. В программе RWIND можно каждый датчик применить к одной или нескольким областям (рисунок 02).
Области должны быть заданы до выполнения расчета. На одной поверхности можно создать несколько областей, например, аналогично нормативным рекомендациям для простых конструкций (рисунок 03) или на основе предварительного расчета CFD.
Методы интерполяции
В RWIND имеются два метода интерполяции: диффузионная интерполяция и интерполяция с ядром Гаусса. Для всех датчиков должен быть выбран только один метод.
При диффузионном методе данные из «исходной» точки распределяются по поверхности. Он подходит для плотной сетки точек измерения (рисунок 04). В случае тонких открытых конструкций в данном методе значения интерполируются только на одной стороне плиты. Метод зависит от плотности сетки.
С другой стороны, интерполяция с ядром Гаусса интерполирует значения вокруг «источника» в 3D. Поэтому она не подходит для тонких открытых конструкций, так как влияет на обе стороны поверхности. Этот метод хорошо подходит для закрытых конструкций (зданий и т.д.) (рисунок 05).
Параметры метода Гаусса определяют результирующее распределение.
Радиус определяет, насколько далеко «источник» влияет на окружающую область. Если радиус больше, чем зона ограничения, из данных одного зонда можно создать почти постоянное распределение (рисунок 06). И наоборот, когда радиус больше, чем расстояние между датчиками, и используется низкий коэффициент резкости, на результирующее значение в соответствующем датчике влияет соседний датчик.
Коэффициент резкости определяет крутизну перехода между датчиками. Чем выше коэффициент, тем более четкие границы (рисунок 07).
Заключение
Интерполяция экспериментальных данных позволяет применить измеренные значения давления, вызванного ветром, в статическом расчете. Экспериментальные значения могут быть заданы либо в RFEM 6, либо непосредственно в RWIND 2. Методы интерполяции не основаны на физических принципах, на которых основан CFD. Они являются всего лишь инструментами для интерполяции измеренных значений. Чем больше измеренных значений вы задаёте, тем более точного соответствия действительности вы можете достичь.
