3D pressure visualization from wind tunnel data in Rhinoceros: a grasshopper-based workflow with CFD integration

Analyzing wind tunnel pressure data and assessing their impact on structures is a challenging task, made more complex by the use of different software platforms for data processing, visualization, and analysis. This thesis presents the development of an integrated workflow within Rhinoceros that, starting from pressure measured during wind tunnel tests, enabled the visualization of its distribution on the CAD geometry through a Grasshopper script. Several interpolation methods were implemented: Nearest Neighbor Interpolation, Inverse Distance Weighting, Radial Basis Functions and Kriging, which produced different visual and numerical results. From the comparison, carried out on the Ibn Battuta Tower in Dubai, between the forces obtained through interpolation and the experimental values from the balance measurements, it emerged that the NNI and IDW methods provided the lowest errors, below 2%; RBF and Kriging, on the other hand, showed good performance on a more regular geometry with well distributed data. A LOOCV analysis confirmed the reliability of the methods with a sufficient number of known points. CFD simulations were integrated into the workflow using Butterfly, a Grasshopper plugin, which was modified to enhance post-processing capabilities and results visualization in Rhinoceros. The aerodynamic forces obtained were compared with experimental measurements, showing a maximum error of 3%.

Analizzare i dati di pressione derivanti da prove in galleria del vento e valutarne l’impatto sulle strutture è un compito complesso, reso ancora più difficile dall’impiego di diverse piattaforme software per l’elaborazione, la visualizzazione e l’analisi dei dati. Questa tesi presenta lo sviluppo di un workflow integrato all’interno di Rhinoceros che, a partire dalla pressione misurata durante le prove in galleria del vento, ha permesso di visualizzarne la distribuzione sulla geometria CAD tramite uno script Grasshopper. Sono stati implementati diversi metodi di interpolazione: Nearest Neighbor Interpolation, Inverse Distance Weighting, Radial Basis Functions e Kriging, che hanno prodotto risultati visivi e numerici differenti. Dal confronto, effettuato sulla IBN Battuta Tower di Dubai, tra le forze ottenute tramite interpolazione e i valori sperimentali dalle bilance è emerso che i metodi NNI e IDW hanno fornito gli errori più contenuti,inferiori al 2%; RBF e Kriging hanno invece mostrato buone prestazioni su una geometria dalla forma più regolare e con dati ben distribuiti. Un’analisi LOOCV ha confermato la validità dei metodi in presenza di un numero sufficiente di punti noti. All’interno del workflow sono state integrate simulazioni CFD, tramite Butterfly, un plugin di Grashopper, a cui sono state apportate alcune modifiche per migliorarne il post-processing e la visualizzazione dei risultati in Rhinoceros. Le forze aerodinamiche ottenute sono state confrontate con le misurazioni sperimentali, con un errore massimo del 3%.