9709

52

F – площадь поперечного сечения рабочей части трубы, м2;в – скорость воздуха в рабочей части, м/с;пр – мощность привода вентилятора, Вт.

В хороших аэродинамических трубах величина λ достигает значения 3-4 и более.

По результатом исследований может быть построена аэродинамическая характеристика здания в виде распределения давлений ветра на поверхности здания при различных направлениях ветрового потока.

На рис. 4.3 приведен пример распределения давлений ветра в среднем сечении ангара по опытам Эйфеля в виде значений аэродинамических коэффициентов. При этом положительные значения в масштабе откладываются внутрь здания, отрицательные – наружу.

Рис. 4.3 - Распределение давлений ветра в среднем сечении ангара (по опытам Эйфеля)

4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК (КОЭФФИЦИЕНТОВ ЛОБОВОГО И ПОПЕРЕЧНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ) ПРИ ОБТЕКАНИИ ВЕТРОВЫМИ ПОТОКАМИ МАКЕТА СООРУЖЕНИЯ

Для определения аэродинамических параметров была применена программа вычислительной аэродинамики SolidWorks Flow Simulation. В расчете использовалась трехмерная модель полукруглого 28 этажного здания гостиницы «Космос» (рис. 4.4).

53

Рис. 4.4. - Гостиницы «Космос»

Размеры модели показаны на рис. 4.5.

Для выполнения аэродинамического расчета выбиралась скорость ветра согласно ветровому району. Далее расчет выполняется для разных углов атаки ветра: α = 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30°.

В модели были приняты следующие граничные условия: - на входе в расчетную область задана скорость ветрового потока v =10 м/с; - на выходе из расчетной области - условие постоянства давления p.

Рис. 4.5. Размеры модели

При расчете в программах вычислительной аэродинамики основными проблемами являются: выбор размеров воздушного пространства и сеточная дискретизация. Использование недостаточного воздушного пространства вокруг обдуваемого тела и

54

некорректное сеточное разрешение могут привести к неправильному результату.

Ряд численных экспериментов позволил сделать следующие выводы: размеры воздушной среды должны превышать размеры обтекаемого тела в 5-10 раз по длине и ширине и в 1,5-2 раза по высоте.

Результатом расчета является распределенное давление по поверхности (рис. 4.3). Для определения величин сил действия ветрового потока по осям системы координат выполнено интегрирование давления по поверхности в направлении этих осей. Операция выполнялась стандартными операторами SolidWorks Flow Simulation. Коэффициенты лобового Z и

где S - площадь проекции сооружения на плоскость, перпендикулярную потоку. Таким образом, создав модель и меняя направление потока, можно получить Z ( ) K ( ).

Рис. 4.6. Картина распределения давления ветрового потока по поверхности модели при = 0.

Все расчеты проводились для ламинарного потока на входе в расчетнуюобласть. Результаты вычислений коэффициентов лобового Z и поперечного K сопротивлений для разных углов атаки ветра представлены в виде графиков на рис. 4.7 и 4.8.

55

Рис. 4.7. Зависимости коэффициента лобового Z сопротивлениядля модели от угла

атаки α при Re = · 105

Рис. 4.8. Зависимости коэффициента поперечного Z сопротивления для модели от угла атаки α при Re = · 105

На рис. 4.9 (приложение П1) представлены результаты расчета обтеканиямодели при разных углах атаки.

угол атаки α=0°

57

Решение задания в SolidWorks Flow Simulation осуществляется итерационным способом (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Процесс итерации при вычислении GG Normal Force (Z)

58

5.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Всовременной практике проектирования больших промышленных систем часто используется эмпирический подход. Это объясняется тем, что большую систему принципиально невозможно точно описать и точно предсказать ее поведения. Единственный метод, позволяющий облегчить проектирование, а что и эксплуатацию такой систем – это моделирование, и в первую очередь математическое. Модель представляет объекту, систему или понятие (идею) в некоторой форме, отличной от формы их реального существования. Она служит средством, помогающим в объяснении, понимании или совершенствовании системы. Модель какого-либо объекта может быть или точной копией этого объекта (хотя и выполненной из другого материала и в другом масштабе или отображать некоторые характерные свойства объекта в абстрактной форме.

Моделирование является одной из важнейших составных частей системных исследований: система с учетом наперед заданной точности представляется конечным множеством моделей, каждый из которых отражает определенную грань ее сущности.

При построении моделей необходимо выделить те свойства системы, которые для данной задачи выступают как основные (существенные).

Всовременных научных исследованиях моделирование позволяет по-новому описывать реальные процессы и упростить их экспериментальное изучение. Если раньше моделирование изначально реальный физический эксперимент, либо построение макета, имитирующего реальный процесс, то сейчас все чаще применяются виды моделирования, имеющие в своей основе постановку математического эксперимента.

59

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.

– М.: Минрегион России, 2012.- 96 с.

2.СП 131.13330.2020 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01- 99*. – Москва.: Минрегион России, 2020. – 150 с

3.ГОСТ Р 54851-2011. Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче М.: Стандартинформ, 2012

4.Левин Б.И. Теплообменные аппараты систем теплоснабжения/ Б.И. Левин, Е.П. Шубин, – М.;

Л.: Энергия, 1965. – 262 с.

5.Вукалович М.П. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара / М.П. Вукалович, С.П. Рывкин, А.А. Александров. – М.: изд-во стандартов, 1969. – 408 с.

6.Исаченко В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. – М.: Энергия,

1975. – 488 с.

7.Кочев А.Г. Тепломассообмен в зданиях и инженерном оборудовании [Текст]: учеб. пособие /А.Г. Кочев, М.М. Соколов, Е.А. Кочева, А.С. Москаева; Нижегор. гос. архитектур. – строит. ун-т. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2017. – 88 с.

8.Кочев А.Г., Сергиенко А.С. Исследование внешней аэродинамики здания. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Вентиляция» для студентов направления подготовки 270800.62 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция». Нижний Новгород, издание типографии «Деловая Полиграфия», 2014, С. 24.

9.Богословский В.Н. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / В.Н. Богословский, М.Я. Поз. - М. : Стройиздат, 1983. - 319

с. :

10.Горский В.Г. Планирование промышленных экспериментов. М.: «Металлургия», 1978. - 112 с.

11.Полежаев В.И., Бунэ А.В., Верезуби А.В. и др. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье-Стокса. М: Наука, 1987. 272 с.

12.Прандтль Л. - Гидроаэромеханика. 576 стр. Ижевск, НИЦ РХД, 2000

13.Табунщиков Ю.А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий./ Ю.А. Табунщиков, М.М. Бродач. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2002. - 194 с : ил.

14.Аэродинамика высотных зданий// Некоммерческое партнерство инженеров - https://www.abok.ru/ URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=2662

15.Голдаев С.В. Основы математического моделирования в теплотехнике: Учебное пособие / С.В. Голдаев, Б.А. Ляликов. - Томск: Изд. ТПУ, 1999. – 106 с.

16.Ляшков В.И. Теоретическиеосновытеплотехники: Учебное пособие / В.И.Ляшков. - М.: Издво Машиностроение-1, 2002. 260 с.

60

Кочев Алексей Геннадьевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям (включая рекомендации по организации

самостоятельной работы и выполнению расчётно-графической работы) по дисциплине «Моделирование процессов в системах теплогазоснабжения и вентиляции» для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение и вентиляция, очной и заочной форм обучения

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru