使用 RFEM 和 RWIND 生成张拉膜结构模型，并进行风洞模拟，以及执行重要规范。 RWIND 是一款功能强大的风荷载计算工具，计算对象包括一般和体型复杂的建筑结构。 CFD solver 是 OpenFOAM® 的软件包（版本17.10），是一款广泛使用的 CFD 模拟工具。 数值求解器是不可压缩的湍流，使用简单（压力相关方程半隐式方法）算法。
对于风荷载的定义，请遵循规范 EN 1991-1-4、ASCE/SEI 7-16 或 NBC 2015。 RFEM是功能强大的膜结构创建软件；第4部分考虑预应力混凝土双曲率面的非线性找形分析。 图02显示了用于计算张拉膜结构的气流数值分析和有限元建模。
为了在数值上确定偏微分方程，所有的微分表达式（空间和时间导数）都需要离散化。 离散化方法的精度、稳定性和收敛性各不相同。 通常，离散化的阶数说明了与原始未离散方程的解相比，数值模拟的准确性。 一阶数值离散基本上比二阶数值离散产生更好的收敛性。 在目前的研究中使用二阶离散化。 此外，当使用二阶数值格式时，我们建议增加最小迭代数以获得更好的收敛（图03）。
验算示例
为了在风洞模拟中进行验证，如 [] #Refer [2]]] 所示，建立了双曲率模型，并且对结果进行了分析。 徐徐弯曲模型的比例选择为1/25，与参考文献{%！#参考[3]]]中的实验模型相同，显示的是10 m x 10 m x 1.25 m的树梁屋面[SCHOOL.INSTITUTION] 弱曲线以验算角度 θ=45o为例 。 并且对于面上的实际预拉力为 2.5 kN/m，并且力学属性例如弹性模量和泊松比为 Ex =1000 kN/m。 Ey = 800 kN/m。 Gxy =100kN/m，vxy =0.20。 图04显示的是双曲率模型的几何形状。 用于 CFD 模拟的风速输入信息如图 05 所示。
风洞尺寸
要注意的是，如果风洞尺寸小于标准风洞尺寸，那么风洞尺寸可能会产生错误。 下图显示的是风洞的标准尺寸 [3]。 此外，计算结果对网格尺寸很敏感，因此计算应至少对三个不同的网格编号进行，当计算结果与前一阶段的结果足够接近时，即实现了网格独立性（图06）。
该模型的网格生成过程如图 07 所示。可以看出，网格细化算法是在离模型表面很近的地方使用的。
计算机辅助网格研究
CFD 模拟的结果对网格尺寸很敏感，因此应至少对三个不同数目的网格单元执行网格无关性。 这里是屋面中心线上的 Cp 值的结果;从图中可以看出，与第三个栅格无关的风洞模拟结果存在细微的差异（图08）。
改进的墙体功能
RWIND 使用混合壁面函数(BWF)，也称为增强型壁面函数(EWF)，其性能远优于标准壁面函数(SWF)。 因此对于 y+ 的值较大的取值范围时，通常都可以得到准确的结果。 BWF 不是一个对称函数。 黑色实线（如图 09 所示），就是我们想要重现的直接数值模拟 (Direct Numerical Simulation, DS)。 您可以立即看到的是，EWF 比 SWF 更接近 DNS 数据。 因此，在 y+ 为 5 到 30 之间的缓冲区内，EWF 绝对比 SWF 更准确。 这就是为什么在 CFD 模拟中经常推荐使用弹性体效应荷载函数的原因 [4]。
图 10 和图 11 显示了这两种湍流模型的平均压力图和等值线图。 以梁屋面的中心线为基准，绘制了 Cpe的分布图，并与实验风洞试验进行了比较。 Cp值可以由以下公式计算，其中 P 是测量点的风压，Pref是参考压力，ρ是空气密度，Uref是参考风速= 15.3 m/s。
从这里可以看出，K-omega 湍流模型在预测风压系数方面具有更好的性能；在当前的研究中，K-omega 湍流模型比 K-epsilon 模型更好地描述了高梯度负风压作用下湍流产生的影响。 我们建议使用该湍流模型，因为它在研究风结构与结构的相互作用时会更精确。
