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Irena Kirova，硕士

2022-02-21

使用 RWIND 2 确定风荷载

RWIND 2 是一款专门针对建筑风工程的 CFD 软件。风流数值模拟可以在任何建筑物周围进行，包括不规则或独特的几何类型，以确定面和杆件上的风荷载。 RWIND 2 可以与 RFEM/RSTAB 集成进行结构分析和设计，也可以作为独立应用程序进行集成。

RFEM 和 RSTAB 都有一个可以跟 RWIND 导出模型的接口，在该接口中可以以表格形式定义风荷载或湍流。

手动运行RWIND程序时，不需要RFEM或RSTAB中的接口，可以在RWIND中直接定义随高度变化的风荷载和其他流体力学数据。此外，还可以通过导入 VTP、STL、OBJ 和 IFC 文件直接对结构和地形进行建模。

本文将介绍 RWIND 2 中生成风荷载的功能，作为 RFEM 6 的补充，可用于完整的结构分析和设计。

实例

如图1所示，以体育场馆的膜结构顶棚为示例。鉴于已经在 RFEM 6 中对该结构进行了建模，并且已经定义了永久荷载、预应力和活荷载，那么应该为风荷载创建一个单独的荷载工况。

需要强调的是，如果考虑找形分析，则在风洞分析中必须将相关的形状作为初始状态。这样可以避免风洞中不正确的面几何形状。

1 体育场屋顶膜结构模型

首先，重要的是要确保在模型的基本数据中激活风洞模拟作为一种特殊的解决方案模块（图2）。点击该按钮，您可以选择风洞模拟作为风荷载工况的分析类型，如图3所示。

2 风洞模拟作为特殊模块

3 风洞模拟作为分析类型

现在有两个新的记录器可用。在风洞模拟中（图 4），您可以在数值风洞中使用模型进行风洞模拟，在数值风洞中，风介质根据风模拟分析设置、绕 Z 轴的风向（顺时针）、地形偏移和风廓线本身。用户可以根据自己喜欢的规范使用风剖面，或者自己定义，如图 5 所示。

4 风洞模拟选项卡

5 用户自定义风剖面

要定义风洞模拟分析设置，可以如图4中所示选择“新建风洞模拟设置”图标，然后输入流动参数、计算参数和其他选项（图6）。

6 风洞模拟分析设置

风洞的尺寸会根据所选的规范自动定义。如图7所示，它们都显示在风洞选项卡中。

7 风洞尺寸

如果您已经定义了风洞模拟和风洞的输入数据，那么现在可以开始计算风荷载了。该过程分为两步，将在下一段中进行讨论。

首先，在后台启动将模型放置在 RWIND 数值风洞中的批处理过程。然后，将开始进行 CFD 分析。

您也可以使用图 4中显示的“计算风洞模拟”图标将风洞模拟单独初始化。

计算与结果

如前所述，RWIND使用数值CFD模型通过数字风洞来模拟物体周围的风流。仿真过程基于三维体积网格，并且根据模型周围的流动结果来确定模型表面上的特定风荷载。

风流量可以通过使用基本（RWIND Basic）或专业版（RWIND Pro）进行计算。前者提供了一个稳态求解器，而后者则同时提供了稳态和瞬态求解器。基本软件包中包含湍流模型RAS k-ω和RAS k-ε，而湍流模型LES SpalartAllmarasDDES是pro（RWIND Pro）软件包的一个功能。

程序通过确定结构几何形状周围的压力场、速度场和湍流场，以及速度矢量和流线来模拟风流。图中还计算了面风压和面_Cp系数（图 8）。