КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ АЭРОДИНАМИКИ ЗДАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Ivanov Vasily Gennadievich, candidate of military sciences, docent, ivanov_vg@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of communications. Marshal Of The Soviet Union S.M. Budyonny,

Mikina Nadezhda Sergeevna, head of the satellite communications station, mik-inaN95@yandex. ru, Russia, Moscow, 2nd communications battalion (control point) of the 1st control brigade,

Myakotin Alexander Viktorovich, doctor of technical sciences, professor, alexsan-drmyakotin@,gmail. com, Russia, St. Petersburg, Military Academy of communications. Marshal Of The Soviet Union S. M. Budyonny,

Plut Mikhail Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, mplout@,mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of communications. Marshal Of The Soviet Union S.M. Budyonny

УДК 004.94; 69

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ АЭРОДИНАМИКИ ЗДАНИЯ

К.А. Калинин

Анализируются результаты, получение методом компьютерного моделирования. Приводятся схемы распределения величин кинетической энергии и давления ветра на стены здания.

Ключевые слова: математическое моделирование, аэродинамические характеристики здания, кинетическая энергия, аналитический метод.

На сегодняшний день большинство проектных работ в области строительства, архитектуры и пр. выполняются с использованием разнообразных программно-аппаратных комплексов. Применение таких комплексов обусловлено необходимостью в автоматизации проектных расчетов, снижения времени разработки проектно-технической документации, уменьшения численности кадрового состава организации. В таких программах можно выполнять широкий круг задач: исследования влияние землетрясений на сооружение; автоматизированный подсчет времени строительства, смет; анализ влияния погодных условий на здание; подсчет устойчивости отдельных элементов конструкции и пр. Большинство исследований сводится к созданию трехмерной модели исследуемого объекта с последующим его нагружением, созданием различных условий для выявления оптимальных значений того или иного параметра [1, 2, 3]. Таким образом, в работе будет рассмотрено влияние ветра на здание. Рассмотрению будет подвергнуто сооружение, высотой 45 м, стоящее в двух вариантах относительно направления к ветру. Основной интересующей информацией является кинетическая энергия турбулентности, а также создаваемое ветром со скоростью 15 м/с давление на стены зданий.

Ветер в работе является турбулентным потоком, который можно представить, в виде спектра вихрей различного размера. Пусть самые крупные вихри, с масштабом, соизмеримым с толщиной пограничного слоя имеют характерный размер и масштаб скорости. Такие вихри получают кинетическую энергию (рис. 1 и 2) [5]:

318

Системный анализ, управление и обработка информации

Рис. 1. Кинетическая энергия

Значение кинетической энергии турбулентности выше (на 40%), в случае, когда ветер направлен по нормали к лицевой стороне здания, чем в ситуации, когда ветер направлен под углом 45 градусов к лицевой стороне сооружения. Еще одним весьма важным параметром является создаваемое ветром давление на здание (рис. 3).

а б

Рис. 3. Давление на стенки

Исходя из рис. 3, видно, что давление на стенах здания выше в первом случае (рис. 3, а) на 5%, нежели во втором случае. При этом площадь, на которую оказывается максимальное давление также выше в первом случае.

а б

Рис. 2. Кинетическая энергия в сечении

Выводы:

программные комплексы широко применяются для автоматизации и упрощения работ, связанных со строительством;

в данном случае исходя из величины давления на стены зданий лучше располагать сооружение под углом к ветру, это позволит значительно снизить величину давления и площадь, на которую оно создается.

Список литературы

1. Белова И.М. Компьютерное моделирование. М.: МГИУ, 2008. 81 с.

2. Никитин А.В. Компьютерное моделирование физических процессов. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. 679 с.

3. Алгазинов Э.К., Сирота А. А. Анализ и компьютерное моделирование информационных процессов и систем; под общ. ред. проф. д.т.н. Э.К. Алгазинов. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2009. 416 с.

4. Семенов А.С. Использование разрушающих и неразрушающих методов контроля физикомеханических характеристик материала строительных конструкций // Строительные материалы. 2010. № 12. С. 86-87.

5. Крыгина А.М., Севрюкова Л.В. Современные подходы к реализации сложных проектов российских строительных компаний на основе конкурентоспособности стратегии: мемуары // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 8. С. 24-27

Калинин Кирилл Алексеевич, студент, den-arti 777@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

COMPUTER MODELING AND ANALYSIS OF AERODYNAMICS OF A BUILDING

K.A. Kalinin

The results obtained by the method of computer simulation are analyzed. The schemes of distribution of the values of kinetic energy and wind pressure on the walls of the building are given.

Key words: mathematical modeling, aerodynamic characteristics of a building, kinetic energy, analytical method.

Kalinin Kirill Alekseevich, student, den-arti777@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University