КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТОГО ОКНА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 004.94; 331.45

КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТОГО ОКНА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА

П.А. Шишкина

С использованием современных компьютерных технологий проведено математическое моделирование с целью определения воздействия открытого окна на условия и безопасность труда в офисном помещении. Приведены схемы распределения давлений и скорости ветра с аналитической интерпретацией полученных данных.

Ключевые слова: информация, обработка информации, компьютерное моделирование, ветер, условия труда, охрана труда.

Математическое моделирование в данный момент во многом заменяет экспериментальные исследования, а также расчет по формулам и известным математическим моделям, что является довольно значимым плюсом, так как эти способы отличаются высокими трудозатратами. Поэтому использование компьютеров и программного обеспечения, позволяющего исследовать мультифизические процессы, является весьма перспективным и быстрым методом получения требуемого результата [1-6].

Охрана труда в настоящее время является одной из наиболее важных тем, так как сохранение жизни и здоровья на данный момент входит в ряд вопросов, основополагающих общество. Поэтому работы, связанные с охраной труда и поддержанию необходимых условий для работы, являются необходимыми и перспективными.

В данной работе с помощью компьютерного моделирования рассматривается влияние открытого окна на условия труда в помещении площадью 26 кв.м. при движении ветра перпендикулярно (по нормали) ко внешней стене. Высота потолка равна 3,4 м. Дверной проем использовался стандартный, высота его равна 2000 мм, а ширина 900 мм. Высота окна равна 1800 мм, а ширина равна 1400 мм. Скорость ветра и его температура соответственно составляет 15 м/с и 21 градус. Данное исследование актуально для точной оценки скорости ветра в помещении, а также для определения наиболее оптимального расположения рабочих столов (мест) в комнате. Модель турбулентности выбрана к — е и равна 5%. Физические свойства воздуха взяты непосредственно из программного комплекса Ansys, в котором и происходит процесс моделирования. Данная программа основана на применении численного метода решении физических задач, а именно метода конечных элементов.

На рис. 1 приведена схема распределения в объеме комнаты скорости движения воздуха, а на рис. 2 и 3 представлены соответственно давления в объеме помещения и давление на стены комнаты.

Рис. 1. Скорость движения воздуха 281

Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 9

Так как в комнате окно и дверь расположены на одной линии, то перемещению воздуха ничего не мешает, за исключением оборудования, мебели. Однако мебель и др. не учитывается из-за упрощенного моделирования.

С учетом того, что окно располагается на высоте 1,2 м от пола, то ниже этой высоты в районе окна скорость составляет примерно 2 м/с, а основной поток воздуха проходит в районе головы человека. При условии, что человек сидит по центру комнаты спиной к окну. Это может вызвать существенное охлаждение шейной части тела, что может вызвать, например, миозит. Расположение рабочих столов по краям комнаты, например, в углах со стороны окна позволит избежать данной проблемы.

Pressure

Vülunii: Rendering 1

1 s-is. ■

[Pa]

Рис. 2. Давление воздуха

Pressure

Default ПTimain Default 1 E48e+04

1.3B6e+04

9.239e+03

4 620e+D3

- O.OOOc+OO

[Pa]

Рис. 3. Давление на стену со стороны выхода

Основное давление приходится на верхнюю часть входной двери, в этой области на стену воздействует давление, равное 18 кПа. На боковые стены, пол и потолок ветер из окна почти не воздействует. На рис. 4 показано воздействие воздушных масс на заднюю стену, однако окно уже открыто наполовину.

Pressure

Default Domain Default 4.104e+04

3.077e+04

2.050е+04

1,024е+04

- -3.284е+01

[Ра]

Рис. 4. Давление на стену

В случае не полностью открытого окна давление на заднюю стену распределено уже более равномерно, однако величина давления несколько ниже, примерно на 20%.

Выводы. Таким образом, данное компьютерное моделирование и оценка, полученных в ходе исследования данных, показали воздействие открытого окна на микроклиматические параметры в комнате. Данное исследование поможет для правильного формирования рабочего места и для улучшения условия труда. При открытом окне и высоких порывах ветра на улице не следует персоналу сидеть непосредственно перед окном, так как в этой области наблюдается значительная скорость ветра. Помимо этого, было установлено, что основное давление приходится на верхнюю часть входной двери, в этой области на стену воздействует давление, равное 18 кПа. На боковые стены, пол и потолок ветер из окна почти не воздействует.

Список литературы

1. 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.

2. Шишкина А.А. Аналитический метод выбора климатического оборудования в помещении промышленного назначения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 329-332.

3. Шишкина П.А. Математическое моделирование и сравнительный анализ работы оборудования для обеспечения комфортной температуры в производственном помещении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 276-279.

4. Чубова Е.В. Анализ этапов внедрения системы управления охраной труда // Известия Тульского государственногго университета. Технические науки. 2020. Вып. 7. С. 272-278.

5. Газаров А.Р. Применение метода конечных элементов для исследования аэродинамики зданий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 282-284.

6. Вайцель А.А., Сиренко Е.Р., Гаврюхина А.В. Анализ программного комплекса для расчёта гидродинамических процессов в водоснабжении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 102-105.

Шишкина Полина Андреевна, студент, shishkina5ap@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

COMPUTER ANALYSIS OF THE IMPACT OF AN OPEN WINDOW TO PROVIDE COMFORTABLE

WORKING CONDITIONS

P.A. Shishkina

Using modern computer technologies, mathematical modeling was carried out in order to determine the impact of an open window on the working conditions and safety in the office space. The schemes of pressure and wind speed distribution with analytical interpretation of the obtained data are presented.

Key words: information, information processing, computer modeling, wind, working conditions, labor protection.

Shishkina Polina Andreevna, student, shishkina5ap@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 004.021

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-283-287

РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

А.В. Курагин, А.Н. Колесенков, Б.В. Костров

Рассмотрены актуальные подходы и методы проектирования геоинформационных систем. Для классического метода проектирования более детально описаны технологии кодирования геоданных с учетом источников этих данных и оценена степень их точности. Предложена модель развития адаптивного проектирования ГИС. Приведены особенности построения ГИС в зависимости от источников входных данных.

Ключевые слова: геоинформационная система, ГИС, проектирование, построение, адаптивное проектирование, моделирование.

Развитие современных программных и аппаратных средств создает множество возможностей их использования в решении задач, использующих методы геопозиционирования и геолокации. В качестве инструментов, обеспечивающих возможности разработки геоинформационных систем, выступают данные спутникового позиционирования, автоматизированные системы картографии.