CC BY
9
УДК 004.94; 69
АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СООРУЖЕНИЙ
А.Р. Газаров
Проведено математическое моделирование в программе Атуя аэродинамики здания, выполненного в форме полусферы в регионе с ветрами, скорость которых достигает 35 м/с. Была собрана и проанализирована полученная информация.
Ключевые слова: анализ информации, моделирование, компьютер, программа, аэродинамика здания, строительство, Атуя.
Изучение аэродинамики каких-либо объектов с учетом современного развития компьютерной техники и математических аппаратов в основном возложено на специальный софт, в котором реализуются различные методы математического анализа [1-3]. В настоящей работе также используются методы математического анализа, реализованные в программном комплексе Ansys [4-7]. Эта программа основана на методе конечных элементов.
В некоторых местах на Земле существует ряд проблем в строительной сфере, связанных с невозможностью высотного строительства и возведения зданий по традиционным технологиям из-за ветров, которые имея высокую скорость могут повредить постройки. Поэтому в таких местах прочность зданий усиливается с помощью сложных и дорогих технологий. Однако для решения подобных проблем возможно изменение аэродинамических характеристик дома, уменьшив площадь, на которую действует ветер и придав зданию более округлые черты. С этой целью начали воздвигаться здания купольного вида (полусферы). Помимо лучшей аэродинамики, подобные здания имеют еще ряд преимуществ, в числе которых меньший объем строительных материалов, необходимых для строительства, а также большая энергоэффективность.
Для оценки аэродинамических характеристик купольного здания было проведено математическо-компьютерное моделирование. Проводилось сравнение двух зданий в форме полусфер с диаметром у основания 7м и 10м соответственно. Скорость ветра принималась 35 м/с, так как данное значение характерно для районов с сильными ветрами. Турбулентность составляла 10%. Были получены данные о том, как обтекают потоки ветра здание и информация о ее скорости в близи купольных зданий. Полученные данные приведены на рис. 1-3.
УЫос№
Т:дт [¡П г 1
Э.е34е+01
31геатипв 1 гш 5.209е+01
3.917е<01
V
и
9.712е-01
[т 5*-1]
1,332а+01
1 3 963е-01 [т в"-1]
а
б
Рис. 1. Скорость ветра
Полученные данные свидетельствуют о том, что в зоне рядом с домом, в местах обтекания потоками ветра сферических поверхностей возникает существенное увеличение силы ветра, более 50 м/с, что на 40% выше первоначальной скорости ветра.
Системный анализ, управление и обработка информации
При этом было установлено, что с подветренной стороны и наветренной стороны в зоне около почвы наблюдается снижение скорости ветра до 0. Также установлено, что воздушные массы обтекают сферическое здание симметрично относительно центра здания и с одинаковой скоростью.
L O OODe+OO
(m 5Л-1|
Velocity Plane 1
5.1B0&+01 ~ —" _ _--
2.595&+01 " " _ . — — _
^ 0.00Qe+00 [m sM)
б
Рис. 2. Скорость ветра
Velocity
Rane 1
1.198et01
® 0 000e+00
[m 5*-1J
ш I I I ИЛ I,1 ! 'И 'У' j п 11 11 . ' 1 1 'Л 1.1111 | ] 1 1 1 1. 1 ; ,I ,1, 1 , , 1 '/l1 («'""'И '.H'tV- М' L л ll'l11111 1,1 1 ll 1 ШМ
¡'/vi Kv i;*Vi:! i ш
."ЛЛ'Л Н=4 1 4----- 1 .'-V11111 II 1 1 I -U-t>l-!.4..U-U
Velocity Plane i
Sig0e+01
0 000e+00 (m s"-1)
¡''.'и/ '"'л' Hl,i J 1 || I,I ill ','i s'' :
! ' VV' 1 Wi Av.'.Vi1.", i11
J ' <fT t ,t111 14 hi '1 Hi
s 1 'И 1V 1' * J i1 ' ■ ■' г , . 1 1 1 ■ L ' ■ ' . 1 1 1 . i ' . 1 i1, i i !'11 '.11 l.ll in; Mi»
б
Рис. 3. Скорость ветра в горизонтальном сечении на высоте 3 м
Таким образом, данное моделирование показало, как и с какой скоростью воздушные массы распределяются в окрестностях полусферического здания. Полученные данные могут быть применены при проектировании сооружений в местах с интенсивным воздействием ветра на окружающую среду и рукотворные постройки.
85
а
а
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. 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, магистрант, den-arti777@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS AND PROCESSING OF INFORMATION WHEN STUDYING AERODYNAMIC
CHARACTERISTICS OF STRUCTURES
A.R. Gazarov
Mathematical modeling in the Ansys program of the aerodynamics of a building made in the form of a hemisphere in a region with winds whose speed reaches 35 m / s has been carried out. The information received was collected and analyzed.
Key words: information analysis, modeling, information processing, building aerodynamics, construction, Ansys.
Gazarov Artur Robertovich, undergraduate, den-arti777@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
