用户案例
在本案例中，我们将采用更精确的方法（如瞬态 URANS）计算局部压力、平均压力，并进行初步设计的参数研究。
根据 WTG-Merkblatt-M3 图 2.2 的分类，本案例属于第 2 组：
- G2： 具有中等精度要求的绝对值。当计划后续进行更高精度的研究时（例如 G3 级风洞试验），应用范围可包括参数研究或初步研究。
- R2： 单一的，所有相关的风向，并具有足够精细的风向分辨率。
- Z2： 统计平均值和标准差，前提是涉及的是平稳流动过程，对于这些过程，采用峰值因子进行脉动的统计验证已足够。
- S1： 静态效应。它们足以用必要的力学细节来表示结构模型，但无需质量和阻尼特性。
案例的尺寸如图 1 所示，输入假设如表 1 所示：
表 1：3D 立方体案例的输入数据
| 参数 | 符号 | 数值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 基本风速 | V | 10.13 | m/s |
| 屋面高度 | h | 6 | m |
| 水平尺寸 | α | 6 | m |
| 屋面坡度 | θroof | 0 | 度 |
| 空气密度 – RWIND | ρ | 1.25 | kg/m³ |
| 风向 | θwind | 0 | 度 |
| 湍流模型 – RWIND | RANS & URANS | - | - |
| 运动粘度 (公式 7:15, EN 1991-1-4) – RWIND | ν | 1.5×10⁻⁵ | m²/s |
| 离散格式阶数 – RWIND | 一阶和二阶 | - | - |
| 残差目标值 – RWIND | 10⁻⁴ | - | - |
| 残差类型 – RWIND | 压力 | - | - |
| 最小迭代次数 – RWIND | 800 | - | - |
| 边界层 – RWIND | NL | 10 | - |
| 壁面函数类型 – RWIND | 标准 | - | - |
敏感性分析
对于当前案例，敏感性分析如图 2 所示。针对四种不同的网格数量，研究了总阻力的结果。网格无关性在 160 万网格（网格 #4）时达到。
WTG-Merkblatt M3 提供了两种验证模拟结果的关键方法。命中率方法评估模拟值 Pi 中有多少在定义的容差范围内正确匹配参考值 Oi，采用二元分类方法（命中或未命中）。此方法通过计算命中率 q 来评估模拟的可靠性，类似于可靠性理论中使用的置信函数。相反，归一化均方误差 (e2) 方法通过量化模拟值与参考值之间的平均平方偏差（并归一化以考虑尺度差异），提供了更详细的精度评估。这些方法共同为模拟验证提供了定性和定量的衡量标准。
结果
图 3 中的图表展示了沿结构指定位置的平均和峰值压力系数（Cp）分布，并将实验结果与使用各种计算模型的数值模拟结果进行了比较。实验数据包括来自 Silsoe F-S 现场研究和风洞 (WT) 试验的测量值，而模拟则使用 RWIND RANS 和 RWIND URANS 模型进行。URANS 模型进一步分为平均值和峰值，以全面分析气动压力行为。
图 4 中的比较旨在评估 RWIND 模拟模型复现实验结果的准确性。图中展示了关键的统计指标，如相关系数 (R) 和决定系数 (R²)，以量化模拟数据与实验数据之间的一致性，为这些模型在气动分析中的可靠性提供见解。对角线参考线代表模拟与实验结果的完美匹配，数据点与该线的接近程度反映了每个模型的准确性。RWIND 与欧洲规范的差异约为 Wrel,RANS = 11.54% 和 Wrel,URANS = 21.46%；然后可以获得的命中率为 qRANS=59% 以及 qURANS,10%=30% 和 qURANS,20%=63%。分别计算出的归一化均方误差为；e2RANS=0.02 和 e2URANS=0.04。
该模型可在此处免费下载：
