|
DOI: 10.14489/vkit.2024.06.pp.023-030
Хазов П. А.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ОБТЕКАНИЯ КОМПЛЕКСА УНИКАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ
(c.23-30)
Аннотация. Предложена модель, представляющая взаимодействие высотных и большепролетных зданий с ветровыми потоками с точки зрения гидрогазодинамики. Эти объекты рассмотрены как система тел, объединенных аэродинамической средой. Выполнены количественная и качественная оценки взаимного влияния объектов системы на аэродинамические характеристики при различном расположении объектов. Представлены результаты компьютерного моделирования аэродинамических характеристик двух уникальных зданий в изолированном режиме, а также при различных взаимных положениях в системе методами вычислительного эксперимента, основанными на численном решении нестационарных систем дифференциальных уравнений Навье–Стокса. Контроль правильности полученных результатов осуществлялся путем проведения модельного эксперимента в аэродинамической трубе. Для эмпирической оценки этих характеристик построены изополя распределения ветрового давления по поверхности зданий при раздельном рассмотрении, а также для каждой комбинации параметров системы. Для качественно оценки взаимного влияния объектов друг на друга определены характеристики вектора равнодействующей сил ветрового давления на каждый объект, значение равнодействующего момента в основании высотного здания, наиболее чувствительного к его влиянию. Выполненная количественная оценка позволяет судить о перераспределении ветровых нагрузок и статических характеристик системы. На основании проведенного моделирования можно судить о характере взаимодействия комплекса зданий с ветровыми потоками в зависимости от их исходных геометрических параметров и взаимного расположения внутри системы.
Ключевые слова: компьютерное моделирование; аэродинамическая среда; вычислительный эксперимент; уравнения Навье–Стокса; численное моделирование; модельный эксперимент; динамические нагрузки.
Khazov P. A.
COMPUTER MODELLING OF AERODYNAMIC FLOW OF A COMPLEX OF UNIQUE BUILDINGS
(pp.23-30)
Abstract. The way large-sized buildings interact with wind flows cannot be analyzed when considering such objects in isolation from their environment. The paper proposes a model representing such objects from the point of view of hydrogasodynamics as a system of bodies united by aerodynamic medium. A quantitative and qualitative assessment of the mutual influence of system objects on aerodynamic characteristics at different locations was performed. The results of computer modeling of the aerodynamic characteristics of two unique buildings in an isolated mode, as well as for various mutual positions in the system, using the methods of a computational experiment based on the numerical solution of non-stationary systems of Navier-Stokes differential equations are presented. The accuracy of the results obtained was monitored by conducting a model experiment in a wind tunnel. For the qualitative assessment of the mutual influence of objects on each other, the characteristics of the vector of the wind pressure force equalizing vector on each of the objects and the value of the equalizing moment at the base of the object most sensitive to its influence were determined. In this way, a quantitative assessment has been made that allows us to judge the redistribution of wind loads and the static characteristics of the system. On the basis of changes in their values the conclusion about the way the objects interact with wind flows depending on their initial geometric parameters and mutual location within the system was given.
Keywords: Computer modelling; Aerodynamic environment; Computational experiment; Navier-Stokes equations; Numerical modeling; Model experiment; Dynamic loads.
П. А. Хазов (Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Нижний Новгород, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
P. A. Khazov (Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering, Nizhny Novgorod, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Terence Tao. Finite time blowup for an averaged three-dimensional Navier-Stokes equation // Journal of The American Mathematical Society. 2016. V. 29, No. 3. P. 601–674.
2. Захаров Ю. Н., Иванов К. С. О нестационарных решениях в задачах гидродинамики со стационарными краевыми условиями // Вычислительные технологии. 2013. Т. 18, № 1. С. 24–33.
3. Численное и физическое моделирование ветрового воздействия на группу высотных зданий / С. В. Гувернюк, О. О. Егорычев, С. А. Исаев и др. // Вестник МГСУ. 2011. Т. 1, № 3. С. 185–191.
4. Вальгер С. А., Федоров А. В., Федорова Н. Н. Моделирование несжимаемых турбулентных течений в окрестности плохообтекаемых тел с использованием ПК ANSYS // Вычислительные технологии. 2013. Т. 18, № 5. С. 27–40.
5. Вальгер С. А., Федорова Н. Н., Федоров А. В. Численное исследование интерференционных эффектов, возникающих в воздушном потоке при обтекании комплекса зданий сложной формы // Теплофизика и аэромеханика. 2017. Т. 24, № 1. С. 35–44.
6. Реттер Э. И. Архитектурно-строительная аэродинамика. М.: Стройиздат, 1984.
7. Березин М. А., Катюшин В. В. Атлас аэродинамических характеристик строительных конструкций. Новосибирск: Олден-полиграфия, 2003.
8. Савицкий Г. А. Ветровая нагрузка на сооружения. М.: Изд-во литературы по строительству, 1972.
9. Peter A. Irwin. Wind engineering challenges of the new generation of super-tall buildings // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2009. V. 97. P. 328–334.
10. Ahsan Kareem. Measurements of pressure and force fields on building models in simulated atmospheric flows // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic. 1990. V. 36(1), P. 589–599.
11. Glória Gomes M., Moret Rodrigues A., Pedro Mendes. Experimental and numerical study of wind pressures on irregular-plan shapes // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2005. V. 93, No 10. P. 741–756.
12. Mohamed А. Comparision of the numerical study of the effect of building protrusion aerodynamics with the results of aerodynamic tests // 15th Australian wind energy society workshop. 23-24 Feb. 2012. Sydney, Australia.
13. Mou B., He B. J., Zhao D. X., Chau K. W. Numerical simulation of the effects of building dimensional variation on wind pressure distribution // Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. 2017. V. 11(1), P. 293–309.
14. Rajasekarababu K. B., Vinayagamurthy G., Rajan S. S. Experimental and computational investigation of outdoor wind flow around a setback building // Build. Simul. 2019. V. 12, P. 891–904.
15. Сатанов А. А., Симонов А. В., Хазов П. А. Определение аэродинамических характеристик большепролетного здания экспериментальными методами // Строительная механика и конструкции. 2023. № 1(36). С. 63–74.
16. Сатанов А. А., Молева А. А., Исаева Е. П., Абраамян Н. Г. Экспериментальное исследование распределения аэродинамических коэффициентов по поверхностям уникального высотного здания // Приволжский научный журнал. 2023. № 2(66). С. 61–68.
17. Сатанов А. А. Физическое и численное моделирование аэродинамики большепролетной конструкции при различных направлениях ветрового потока // Строительная механика и конструкции. 2023. № 2(37). С. 87–97.
18. Исследование обтекания воздушными потоками большепролетной поверхности численным и экспериментальным методами / А. М. Анущенко, В. И. Ерофеев, П. А. Хазов и др. // Приволжский научный журнал. 2021. № 1(57). С. 9–18.
19. Лампси Б. Б., Шилов С. С., Хазов П. А., Февральских А. В. Определение аэродинамических коэффициентов большепролетного покрытия экcпериментальным методом // Приволжский научный журнал. 2021. № 3(59). С. 17–24.
20. Шилов С. С. Численное моделирование аэродинамики поверхностей двоякой кривизны различных геометрических параметров // Приволжский научный журнал. 2023. № 1(65). С. 81–88.
1. Terence Tao. (2016). Finite time blowup for an averaged three-dimensional Navier-Stokes equation. Journal of The American Mathematical Society, 29(3), 601 – 674.
2. Zaharov Yu. N., Ivanov K. S. (2013). On non-stationary solutions in problems of hydrodynamics with stationary boundary conditions. Vychislitel'nye technologii, 18(1), 24 – 33. [in Russian language]
3. Guvernyuk S. V., Egoryichev O. O., Isaev S. A. et al. (2011). Numerical and physical modeling of wind impact on a group of high-rise buildings. Vestnik MGSU, 1(3), 185 – 191. [in Russian language]
4. Val'ger S. A., Fedorov A. V., Fedorova N. N. (2013). Modeling of incompressible turbulent flows in the vicinity of bluff bodies using ANSYS PC. Vychislitel'nye tekhnologii, 18(5), 27 – 40. [in Russian language]
5. Val'ger S. A., Fedorova N. N., Fedorov A. V. (2017). Numerical study of interference effects arising in airflow when flowing around a complex of buildings of complex shape. Teplofizika i aeromekhanika, 24(1), 35 – 44. [in Russian language]
6. Retter E. I. (1984). Architectural and construction aerodynamics. Moscow: Stroyizdat. [in Russian language]
7. Berezin M. A., Katyushin V. V. (2003). Atlas of aerodynamic characteristics of building structures. Novosibirsk: Olden-poligrafiya. [in Russian language]
8. Savitskiy G. A. (1972). Wind load on structures. Moscow: Izdatel'stvo literatury po stroitel'stvu. [in Russian language]
9. Peter A. Irwin. (2009). Wind engineering challenges of the new generation of super-tall buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 97, 328 – 334.
10. Ahsan Kareem. (1990). Measurements of pressure and force fields on building models in simulated atmospheric flows. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic, 36(1), 589 – 599.
11. Glória Gomes M., Moret Rodrigues A., Pedro Mendes. (2005). Experimental and numerical study of wind pressures on irregular-plan shapes. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 93(10), 741 – 756.
12. Mohamed А. (2012). Comparision of the numerical study of the effect of building protrusion aerodynamics with the results of aerodynamic tests. 15th Australian wind energy society workshop. Sydney.
13. Mou B., He B. J., Zhao D. X., Chau K. W. (2017). Numerical simulation of the effects of building dimensional variation on wind pressure distribution. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 11(1), 293 – 309.
14. Rajasekarababu K. B., Vinayagamurthy G., Rajan S. S. (2019). Experimental and computational investigation of outdoor wind flow around a setback building. Building Simulation, 12, 891 – 904.
15. Satanov A. A., Simonov A. V., Hazov P. A. (2023). Determination of the aerodynamic characteristics of a long-span building using experimental methods. Stroitel'naya mekhanika i konstruktsii, 36(1), 63 – 74. [in Russian language]
16. Satanov A. A., Moleva A. A., Isaeva E. P., Abraamyan N. G. (2023). Experimental study of the distribution of aerodynamic coefficients over the surfaces of a unique highrise building. Privolzhskiy nauchniy zhurnal, 66(2), 61 – 68. [in Russian language]
17. Satanov A. A. (2023). Physical and numerical modeling of the aerodynamics of a long-span structure for various wind flow directions. Stroitel'naya mekhanika i konstruktsii, 37(2), 87 – 97. [in Russian language]
18. Anushchenko A. M., Erofeev V. I., Hazov P. A., Satanov A. A., Fevral'skih A. V. (2021). Study of air flow around a long-span surface using numerical and experimental methods. Privolzhskiy nauchniy zhurnal, 57(1), 9 – 18. [in Russian language]
19. Lampsi B. B., Shilov S. S., Hazov P. A., Fevral'skih A. V. (2021). Determination of aerodynamic coefficients of long-span pavement using the experimental method. Privolzhskiy nauchniy zhurnal, 59(3), 17 – 24. [in Russian language]
20. Shilov S. S. (2023). Numerical modeling of the aerodynamics of doubly curvature surfaces of various geometric parameters. Privolzhskiy nauchniy zhurnal, 65(1), 81 – 88. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2024.06.pp.023-030
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2024.06.pp.023-030
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»