Пользовательская история
В этом примере мы рассчитаем усредненные значения сил для секции моста, которые применяются к конструктивным сечениям в процессе проектирования согласно WTG-Merkblatt-M3
В соответствии с Рисунком 2.2 в WTG-Merkblatt-M3, этот пример относится к Группе 1.
- G2: Абсолютные значения со средними требованиями к точности. Область применения может включать параметрические или предварительные исследования, когда в дальнейшем планируются исследования с более высокой точностью (например, испытания в аэродинамической трубе класса G3).
- R2: Одиночное, все релевантные направления ветра с достаточно малым шагом по направлению.
- Z1: Статистические средние значения, при условии, что они относятся к стационарным процессам обтекания, где флуктуации (например, из-за турбулентности набегающего потока) могут быть в достаточной мере учтены другими мерами.
- S1: Статические воздействия. Достаточно представить расчетную модель с необходимой механической детализацией, но без учета массовых и демпфирующих свойств.
Размеры примера показаны на Рисунке 1, а исходные допущения представлены в Таблице 1:
Таблица 1: Исходные данные примера верификации сечения моста
| Модель | Сечение моста |
|---|---|
| Базовая скорость ветра | V = 30 м/с |
| Плотность воздуха | ρ = 1,225 кг/м³ |
| Решатель | На основе давления (Pressure-Based) |
| Модель турбулентности | Стационарная k-ω SST |
| Тип профиля скорости ветра | Постоянный по высоте |
| Интенсивность турбулентности | 27% |
| Численный алгоритм | Алгоритм SIMPLE |
| Дискретизация | Второй порядок |
| Невязка по давлению | 10⁻⁴ |
| Кинематическая вязкость | ν = 1,5 × 10⁻⁵ |
На Изображении 2 показано исследование сеточной сходимости в RWIND Pro для сечения моста. Коэффициент силы 𝐶𝑓
незначительно уменьшается с 0,94 при плотности сетки 10% до 0,90 при плотности 25%, затем незначительно увеличивается до 0,92 при плотности 35%. Несмотря на небольшие колебания, изменение остается в пределах допустимого допуска, что указывает на достаточную стабильность результатов для практического инженерного применения.
Также необходимо выполнить исследование расчетной сетки в соответствии со следующей ссылкой:
В этом примере мы сравним среднее значение ветровой силы в направлении x по EN 1991-1-4 и RWIND. Коэффициент силы cfx,o для сечений мостов можно получить, используя Рисунок 8.3 в EN 1991-1-4:
Сила в направлении X - Упрощенный метод
Если установлено, что процедура учета динамического отклика не требуется, ветровую силу в направлении x можно определить, используя Выражение (8.2) в EN 1991-1-4:
vb=30 м/с - базовая скорость ветра
C - коэффициент ветровой нагрузки. C=ce⋅cf,x=1,425×1,3=1,85 , где ce - коэффициент экспозиции, приведенный в 4.5, а cf,x приведен в 8.3.1(1)
Aref,x=5 м2 - эталонная площадь, указанная в 8.3.1
ρ=1,225 кг/м3 - плотность воздуха
WTG-Merkblatt M3 предоставляет два ключевых метода для валидации результатов моделирования. Метод Hit Rate (Коэффициент попадания) оценивает, сколько из смоделированных значений Pi правильно совпадают с эталонными значениями Oi в пределах заданного допуска, используя подход бинарной классификации (попадание или промах). Этот подход оценивает надежность моделирования путем расчета коэффициента попадания q, аналогично доверительным функциям, используемым в теории надежности. В отличие от этого, метод Нормализованной среднеквадратичной ошибки (e2) предлагает более детальную оценку точности путем количественной оценки среднего квадратичного отклонения между смоделированными и эталонными значениями, нормализованного для учета различий в масштабе. Вместе эти методы обеспечивают как качественные, так и количественные показатели для валидации моделирования.
Результаты сил в RWIND и сравнение с Еврокодом
В RWIND результаты общих ветровых сил доступны на вкладке «Информация» в окне «Редактировать модель», как показано на Рисунках 3 и 4. Разница между критическим сценарием направления ветра в RWIND (θ=0°) и Еврокодом составляет около Wrel = 5,36% (ниже указанного в WTG критерия = 10%); следовательно, коэффициент попадания может быть получен как q=100%, что показывает хорошее соответствие. Низкая нормализованная среднеквадратичная ошибка e2=0,002 также подтверждает высокое соответствие между моделированием и измерениями, эффективно удовлетворяя стандартам валидации.
