Wind plays a decisive role in the design of the human environment, particularly in the con- ception and planning of high-rise buildings. Due to the global trend towards ever slender and lighter constructions, they are increasingly exposed to complex wind excited vibrations, which confront engineers with great challenges. Whilst these forces have so far mostly been determined experimentally in wind tunnels, nu- merical methods of flow simulation are now increasingly finding their way into the discipline of wind engineering. In addition to wind tunnel investigations, they already play an important role in the automotive and aircraft industries. The research objective of this work is the validation of a computational fluid dynamics simula- tion on the basis of a model high-rise, which was experimentally investigated in an international benchmark study by different wind tunnel institutions. First, the natural wind conditions are generated synthetically. The resulting turbulent flow is investigated in detail and serves as the basis for the numerical wind tunnel. Subsequently, the aerodynamic forces acting on the building in different wind directions are determined by means of a large eddy simulation. In order to extend the available computing power, the simulations were carried out in cooperation with the Chair of Computer Architecture and Parallel Systems on the Google Cloud Computing platform. Finally, the dynamic structural response is investigated. For this purpose, on the one hand the finite element method is used, on the other hand the spectral analysis method which is also used in wind tunnel investigations is applied.     «

Wind plays a decisive role in the design of the human environment, particularly in the con- ception and planning of high-rise buildings. Due to the global trend towards ever slender and lighter constructions, they are increasingly exposed to complex wind excited vibrations, which confront engineers with great challenges. Whilst these forces have so far mostly been determined experimentally in wind tunnels, nu- merical methods of flow simulation are now increasingly finding their way into th...     »

Wind spielt eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der menschlichen Umwelt, nicht zuletzt bei der Konzeption und Planung von Hochhäusern. Durch den globalen Trend zu immer schlankeren und gleichzeitig leichteren Konstruktionen sind sie immer häufiger komplexen winderregten Schwingungen ausgesetzt, die Ingenieure vor große Herausforderungen stellen. Wurden diese Belastungen bisher meist experimentell in Windkanälen ermittelt, erhalten heutzutage vermehrt numerische Methoden der Strömungssimulation Einzug in die Diszi- plin des Windingenieurwesens. In der Automobil- und Flugzeugindustrie spielen sie nebst Windkanaluntersuchungen bereits eine wichtige Rolle. Forschungsziel dieser Arbeit ist die Validierung einer numerischen Strömungssimulation anhand eines Musterhochhauses, welches in einer internationalen Benchmark-Studie von verschiedenen Windkanalinstitutionen experimentell untersucht wurde. Zunächst werden die natürlich vorliegenden Windbedingungen synthetisch erzeugt. Die daraus resultierende turbulente Strömung wird detailliert untersucht und dient als Grundlage für den numerischen Windkanal. Anschließend werden die auf das Gebäude einwirkenden aerodynamischen Kräfte in verschiede- nen Windrichtungen mittels einer Large Eddy Simulation ermittelt. Um die verfügbare Rechen- leistung zu erweitern, wurden die Simulationen in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Computerarchitektur und parallele Systeme unter anderem auf der Google Cloud Computing- Plattform durchgeführt. Den Abschluss bildet eine Untersuchung der dynamischen Strukturantwort. Zu diesem Zweck wird einerseits die Finite-Elemente-Methode herangezogen, andererseits wird die Methodik der spektralen Analyse eingesetzt, die auch in Windkanaluntersuchungen Anwendung findet.     «

Wind spielt eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der menschlichen Umwelt, nicht zuletzt bei der Konzeption und Planung von Hochhäusern. Durch den globalen Trend zu immer schlankeren und gleichzeitig leichteren Konstruktionen sind sie immer häufiger komplexen winderregten Schwingungen ausgesetzt, die Ingenieure vor große Herausforderungen stellen. Wurden diese Belastungen bisher meist experimentell in Windkanälen ermittelt, erhalten heutzutage vermehrt numerische Methoden der Strömung...     »