CC BY
10
УДК 004.94; 69
АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
А.Р. Газаров
Проводится сравнительный анализ того, как открытое окно влияет на аэродинамику здания и на давление на стенки здания. Анализ проводится исходя из данных, полученных методом математического моделирования в программном комплексе Ап-ъуъ.
Ключевые слова: анализ информации, моделирование, обработка информации, аэродинамика здания, строительство, Атух.
Возможности ученых в исследовании строительных технологий растут с каждым годом, этому послужило и значительный прогресс в области информационных технологий. В частности, прогресс коснулся программ, в работе которых используется метод конечных элементов и трехмерное моделирование процессов [1-7].
Такие программы нашли свое применение во многих отраслях промышленности и жизни человека, например, широко применяются компьютерные моделирования в строительстве для изучения тех или иных процессов для непосредственного возведения здания или комплексов.
В данной работе рассматривается вопрос о воздействии ветра на здание. При этом анализируется влияние ветра на здание, в котором закрыты все окна и открыто одно окно, которое насквозь пронизывает здание ветром, создавая некий коридор. Данное допущение было принято для упрощения моделирования.
Моделирование проводилось в программе Ansys. Начальная скорость ветра составляется 15 м/с. Здание высотой 5м, шириной 14м и глубиной 8м расположено под углом 90° к направлению движения ветра.
На рис. 1, а представлена схема здания, на рис. 1, б - схема того же здания, но с открытым окном.
На рис. 2 приведены схемы того, какое давление создает ветер на лицевую сторону рассматриваемого дома.
Согласно полученным данным, при открытии окна, давление на лицевую сторону здания падает более чем в 2 раза, с 130 Па до 56 Па. При этом в создаваемом коридоре давление составляет не более 1 Па. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о том, что наличие т.н. аэродинамического окна способно существенно снизить давление, что особенно актуально в регионах с сильными и постоянными ветрами, а также актуально для небоскребов для снижения ветрового воздействия.
а
б
Рис. 1. Схема здания
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 5
Pressure Contour 1
г-г 1.299е+02
8.250е+01
3.505е+01
--1.239е+01
5.984е+01
-1.073е+02
-1,547е+02
-2.022е+02
-2.496е+02
-2.971 е+02
® -3.445е+02 [Ра]
Pressure
Contour 1 I—г 5.566е+01
2.8Э7е+00
-4.986е+01
-1,026е+02
-1.554е+02
[ -2.082е+02
-2,609е+02
-3.137е+02
-3.664Э+02
^4.192е+02
-4.720е+02
[Ра]
б
а
Рис. 2. Давление на стенки
На рис. 3 приведена кинетическая энергия турбулентности в окрестности смоделированного сооружения.
Turbulence Kinetic Energy Plane 1
1.259e+01
9.440e+00
- 6.294e+00
3.147e+00
~ 1.087e-03 [тЛ2 sA-2]
Turbulence Kinetic Energy Plane 1
5.964e+00
4.473e+00
- 2.983e+00
1.492e+00
— 1.105e-03 [тл2 эл-2]
б
Рис. 3. Кинетическая энергия турбулентности
Кинетическая энергии турбулентности выше в области с подветренной стороны здания с закрытыми окнами. При этом разница относительно зоны подветренной стороны сооружения с открытыми окнами составляет более, чем 100%.
Таким образом, исследование показывает, что открытое окно дает некоторое преимущество в аэродинамике здания. И позволяет сделать вывод о том, что сквозное отверстие сказывается положительным образом на давление на стены здания.
242
Список литературы
1. Газаров А.Р., Колосов Р.А., Калинин К.А. Моделирование воздушного потока в программном комплексе ansys // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 126-128.
2. Горчакова О.С. Математическое исследование аэродинамических характеристик с использованием программного комплекса // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. С. 58-61.
3. Савкова О.А. Использование компьютерного моделирования для исследования аэродинамики района // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. С. 151-153.
4. Горчакова О.С., Савкова О.А., Сорокина Е.Ю. Дальнейшее развитие программного обеспечения для оптимизации расчетов в физической архитектуре // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 554-556.
5. Шишкина А.А. Применение программно-математических комплексов для улучшения условий труда на производстве // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 11. С. 327-330.
6. Шишкина А.А. Аналитический метод выбора климатического оборудования в помещении промышленного назначения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 329-332.
7. Вайцель А.А., Сиренко Е.Р., Гаврюхина А.В. Анализ совмещения нескольких потоков различной температуры в современных программных комплексах // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 4. С. 95-98.
Газаров Артур Робертович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS AND PROCESSING OF INFORMATION OBTAINED USING THE FINITE
ELEMENT METHOD
A.R. Gazarov
A comparative analysis of how an open window affects the aerodynamics of the building and the pressure on the walls of the building is carried out. The analysis is carried out on the basis of data obtained by mathematical modeling in the Ansys software package.
Key words: information analysis, modeling, information processing, building aerodynamics, construction, Ansys.
Gazarov Artur Robertovich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
