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2025-02-23

天线示例 来自 RWTH Aachen University

介绍

在风工程领域,准确的建模和验证对于确保天线等各种结构的完整性和空气动力学性能至关重要(图 1)。 天线的细长结构和柔顺的结构非常容易受到风致力的影响,例如天线系统中的低层天线、舞动振型和振型。 如果在设计阶段不加以考虑,那么这些动力效应会导致显着的结构振动、材料疲劳甚至失效。

为了应对这些挑战,需要对计算模型进行严格的验证,以确保理论预测与实际性能保持一致。 例如通过实验测试和计算流体动力学(CFD)分析来验证天线风荷载模拟。 该过程使工程师可以优化模型,提高准确性,并提高天线结构在各种环境条件下的整体可靠性。

我们与工程和应用科学领域的领先高校 RWTH Aachen University 合作,对天线结构在风荷载作用下的作用进行实际研究。 通过将理论方法与经验数据相结合,本研究旨在验证模拟与实际情况之间的关系,为开发更安全、弹性更强的天线设计做出贡献。 该研究强调了验证在风工程中的重要性,并展示了学术界与工业界的合作如何在实际应用中带来更精确的建模技术并提高结构性能。

项目介绍

当前的验证示例中的力系数分别在 RWIND 中的 CFD 模拟和 RWTH Achen University 的实验研究 [1] 中得到。 中间的模型是一个具有矩形截面的天线,位于作为地面或风洞地板的格栅面上。 模型中的一些尺寸标注是显示的,表示具体尺寸: 天线的总高度为0.50 m;其底部高出地面0.20米,在y方向上的长度为0.08米;天线顶部在 x 方向上的宽度为 0.056 米(图 2)。

解析解和结果

下表列出了风洞模拟所需的假设:

表 1: 尺寸比和输入数据
基本风速 V 10 m/s
侧风尺寸 b 0,080 m
顺风向尺寸 d 0,058 m
高度 href 0.5 m
下部间隙 间隙 0.20 m
空气密度 - RWIND ρ 1.25 kg/m3
风荷载方向 θwind 0o到 360o,步距 30o
湍流模型 - RWIND 稳态 RANS k-ω SST <现在wiki>- -
运动粘度 (公式 7.15, EN 1991-1-4) - RWIND ν 1.5*10-5 m2/s
方案阶数 - RWIND 第二 <现在wiki>- -
残余目标值 - RWIND 10-4 <现在wiki>- -
残余类型 - RWIND 压强 <现在wiki>- -
最小迭代数 - RWIND 800 <现在wiki>- -
边界层 - RWIND NL 10 -
墙面函数类型 - RWIND 增强/混合 <现在wiki>- -
湍流强度 i 3% -

使用RWIND软件可以计算出图3中不同风向的风荷载系数( θ = 0o到360o ,步长30o )。计算结果与实验数据有大约8%的偏差。

此外,天线模型可以在这里下载:


参考
  1. Krieger,D. (2024)。 通过风洞试验确定屋顶天线结构上的实际风荷载(学士论文)。 RWTH Aachen University 钢结构研究所。