Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Промышленная теплотехника
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Давиденко, Б.В., Гончарук, С.М., Луніна, А.А., Тесля, А.І.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2009
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61047
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель / Б.В. Давиденко, С.М. Гончарук, А.А. Луніна, А.І. Тесля // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 81-84. — Бібліогр.: 1 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61047
record_format	dspace
spelling	Давиденко, Б.В. Гончарук, С.М. Луніна, А.А. Тесля, А.І. 2014-04-23T20:27:46Z 2014-04-23T20:27:46Z 2009 Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель / Б.В. Давиденко, С.М. Гончарук, А.А. Луніна, А.І. Тесля // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 81-84. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61047 697.34 uk Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель
spellingShingle	Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель Давиденко, Б.В. Гончарук, С.М. Луніна, А.А. Тесля, А.І.
title_short	Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель
title_full	Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель
title_fullStr	Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель
title_full_unstemmed	Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель
title_sort	аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель
author	Давиденко, Б.В. Гончарук, С.М. Луніна, А.А. Тесля, А.І.
author_facet	Давиденко, Б.В. Гончарук, С.М. Луніна, А.А. Тесля, А.І.
publishDate	2009
language	Ukrainian
container_title	Промышленная теплотехника
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
format	Article
issn	0204-3602
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61047
citation_txt	Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель / Б.В. Давиденко, С.М. Гончарук, А.А. Луніна, А.І. Тесля // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 81-84. — Бібліогр.: 1 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT davidenkobv aerodinamíčníharakteristikitripoverhovihgromadsʹkihbudívelʹ AT gončaruksm aerodinamíčníharakteristikitripoverhovihgromadsʹkihbudívelʹ AT lunínaaa aerodinamíčníharakteristikitripoverhovihgromadsʹkihbudívelʹ AT teslâaí aerodinamíčníharakteristikitripoverhovihgromadsʹkihbudívelʹ
first_indexed	2025-11-25T22:45:38Z
last_indexed	2025-11-25T22:45:38Z
_version_	1850571979318362112
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 81 УДК 697.34 Давиденко Б.В., Гончарук С.М., Луніна А.О, Тесля А.І. Інститут технічної теплофізики НАН України АЕРОДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИПОВЕРХОВИХ ГРОМАДСЬКИХ БУДІВЕЛЬ Сµ, С1, С2, σk, σε – емпіричні константи моделі турбулентності; Н – висота над поверхнею даху споруди; Kp – аеродинамічний коефіцієнт; k – енергія турбулентності; p0 – атмосферний тиск; p – тиск; S – узагальнена швидкість деформації потоку; U0 – швидкість незбуреного вітрового потоку; u, v, w – проекції швидкості вітрового потоку на осі OX, OY, OZ, відповідно; x, y, z – прямокутні координати; ε – швидкість дисипації енергії турбулентності;ν – кінематичний коефіцієнт молекулярної в’язкості; νt – кінематичний коефіцієнт турбулентної в’язкості; ρ – густина. Індекси нижні: t – турбулентний; еф – ефективний. У зв’язку зі зростанням світових цін на енергоносії та загостренням ряду екологічних проблем важливими для кожної країни ста- ють заходи щодо енергозбереження. Ця про- блема безпосередньо стосується комунального господарства, зокрема в частині експлуатації житлових приміщень та промислових споруд. Існуючі в даний час системи опалення, а також теплоізоляційна спроможність стін та огорож у більшості будинків, що експлуатуються понад 30 років, не відповідають сучасним вимогам до енергозбереження. Для забезпечення оптимального темпе- ратурно-повітряного режиму в приміщеннях необхідно підтримувати певний баланс між те- плотою, яка надходить в приміщення через си- стему опалення, та теплотою, що видаляється в зовнішній повітряний простір. Внаслідок того, що тепловтрати в значній мірі залежать від по- годних умов, система теплопостачання, що працює в оптимальному регульованому режимі, повинна забезпечувати приміщення лише такою кількістю теплоти, яка відповідає конкретним умовам тепловтрат в даний період. Для визначення оптимального рівня те- плонадходжень, який би забезпечував сталий повітряно-температурний режим в приміщенні, необхідно розв’язати задачу теплопереносу від опалювального пристрою до навколишнього повітряного середовища, враховуючи циркуляцію нагрітого повітря в кімнатах, конвективні по- токи теплоти, що переносяться внутрішніми повітряними течіями, теплопровідність через пе- рекриття та стіни, сонячну радіацію, конвектив- ну тепловіддачу з поверхонь огорож у зовнішній простір та ін. Рівень тепловіддачі з зовнішньої поверхні огорож залежить від аеродинамічних характеристик вітрового потоку, що омиває спо- руду. Кількість припливного повітря, що надхо- дить до приміщення через вентиляційну систему та нещільності у огорожах, також залежить від характеру полів швидкості і тиску у вітровому потоці навколо будівлі. В зв’язку з цим, в даній роботі пропонуються результати дослідження аеродинамічної взаємодії будинку з зовнішнім вітровим потоком. Як приклад розглядається ти- повий триповерховий корпус наукової установи, подібний до корпусу ІТТФ НАН України, що зна- ходиться по вул. Булаховського, 2 в м. Києві Для цього випадку методом числового моделювання визначається структура та динамічні характери- стики повітряної течії, що омиває споруду, при різних по відношенню до будівлі напрямках не- збуреного вітрового потоку. Динаміка повітряної течії описується системою рівнянь турбулентного переносу імпульсу, яка разом з рівнянням нерозривності має вигляд: u v w 0 x y z ∂ ∂ ∂ + + = ∂ ∂ ∂ ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №782 де νеф = ν+νt. Для замикання система рівнянь турбулентного переносу імпульсу використовується k- ε модель турбулентності, що описується системою рівнянь: Триповерховий корпус, що розглядається, складається з двох однакових за формою секцій прямокутної форми, які з’єднані прямокутним коридором. Геометричні розміри даної споруди наведено на рис. 1. Рис. 1. Модель будівлі. Прямокутна розрахункова область, нижня грань якої розташовується на земній поверхні, будується так, щоб її верхня та бічні грані були паралельними до поверхонь даху та огорож спо- руди і знаходилися від них на певних відстанях. Ці відстані мають бути такими, щоб на гра- нях розрахункової області вітрова течія умовно вважалася незбуреною. Швидкість повітряної течії на земній поверхні, а також на поверхнях огорож споруди, дорівнює нулю. На верхній та бічній гранях розрахункової області задається швидкість незбуреної течії U0, яка вважається рівномірно розподіленою за висотою. На верхній та бічних гранях розрахункової області відомими також вважаються значення кінетичної енергії турбулентності k та швидкості її дисипації ε, що також відповідають умовам незбуреної вітрової течії. На твердих поверхнях k=0. Система вихідних рівнянь турбулентного пе- реносу розв’язується методом скінчених різниць. Числові дослідження виконуються для двох ха- рактерних напрямків незбуреної вітрової течії: ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 83 вздовж осі 0X (перший напрямок) та вздовж осі 0Y (другий напрямок). В результаті визначають- ся поля швидкості та тиску в повітряному потоці навколо споруди. Розподіл тиску у просторі на- вколо будівлі доцільно відображати за допо- могою ізоліній аеродинамічних коефіцієнтів . Величина Kp за фізичним змістом є безрозмірним надлишковим тиском, а значен- ня р0 відповідає тиску у незбуреному потоці [1]. Структуру течії та розподіл аеродинамічних коефіцієнтів у вертикальному перерізі, пара- лельному координатній площині Z0X, що про- ходить через середину першої секції, наведено на рис. 2. Розподіл аеродинамічних коефіцієнтів в горизонтальній площині, що знаходиться на висоті 0,5 м над дахом будинку, відображено на рис. 3. 0 2 0 / 2p p pK U − = ρ Рис. 2. Структура течії та розподіл аеродинамічних коефіцієнтів в площині, що проходить через середину першої секції при на- прямку вітру вздовж осі 0X. Рис. 3. Розподіл аеродинамічних коефіцієнтів в горизонтальній площині, що проходить на висоті 0,5 м над дахом при напрямку вітру вздовж осі 0X. Як видно з рисунків, в повітряній течії навколо споруди утворюються три характерні циркуляційні зони. Перша розташовується біля основи споруди з її навітряної сторони. Друга циркуляційна зона утворюється на даху будинку внаслідок відриву потоку від його передньої кромки. Третя, найбільш потужна циркуляційна зона утворюється з завітряної сторони будівлі. З навітряної сторони споруди аеродинамічні коефіцієнти позитивні. Їх значення зростають по мірі наближення до лівої бічної поверхні. На самій поверхні Kp ≈ +1, що відповідає умо- вам гальмування потоку. В області передньої кромки даху величини Kp швидко спадають і стають негативними, досягаючи мінімальних значень Kp ≈ –0,45. Вздовж даху величини Kp дещо збільшуються лишаючись при цьому не- гативними. В завітряній циркуляційній зоні аеродинамічні коефіцієнти лишаються негатив- ними і змінюються в межах –0,2…–0,1. Таким чином, різниця між значеннями аеродинамічних коефіцієнтів на лівій навітряній та правій завітряній поверхнях складає ΔKp ≈ 1,15. Тобто перепад статичного тиску між цими поверхнями дорівнюватиме . Внаслідок перепа- ду тиску між навітряною та завітряною поверхнями огорож створюються умови для проникнення зовнішнього холодного повітря в приміщення будівлі через нещільності в дверних та віконних прорізах, що займають значну частину поверхонь огорож. Результати розрахунків полів швидкості і аеродинамічних коефіцієнтів при напрямку незбуреної вітрової течії вздовж осі 0Y наведено на рис. 4, 5. 2 01,15 / 2p U∆ = ρ Рис. 4. Структура течії та розподіл аероди- намічних коефіцієнтів в площині, що прохо- дить через середину споруди при напрямку віт- ру вздовж осі 0Y. Рис. 5. Розподіл аеродинамічних коефіцієнтів в горизонтальній площині, що проходить на висоті 0,5 м над дахом при напрямку вітру вздовж осі 0Y. В даному випадку крім розглянутих вище трьох характерних циркуляційних зон утворюється також додаткова вихрова область над дахом коридору, що з’єднує дві секції будівлі (рис. 4). Різниця між аеродинамічними коефіцієнтами на навітряній та завітряній поверхнях споруди збільшується в даному випадку до ΔKp≈1,35. Вплив напрямку вітрової течії на аеродинамічні характеристики споруди видно ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №784 також з порівняння розподілів по висоті швидкості повітряного потоку над її дахом (рис. 6). Відповідні графіки відносяться до вертикальної лінії, що проходить через середину даху лівої секції споруди. По осі ординат відкладено значення модуля швидкості , віднесеного до швидкості незбуреної течії U0. У випадку напрямку вітро- вого потоку вздовж осі 0Х залежність U(H)/U0 має максимум при H=5 м. В іншому випадку швидкість U(H) монотонно зростає з висотою над дахом. 2 2 2u v wU = + + а) б) Рис. 6. Розподіл швидкості повітряного пото- ку по висоті над дахом споруди за напрямків вітрового потоку вздовж осі 0Х (а) та вздовж осі 0Y (б). Висновки 1. На конкретному прикладі числового мо- делювання нестаціонарного обтікання будин- ку знайдені розподіли швидкості та тиску при двох напрямках вітру. Одержані дані викори- стовуватимуться для розрахунків полів темпе- ратури у повітряному потоці, що омиває корпус, коефіцієнтів конвективної тепловіддачі з огорожі в навколишній простір, а також обсягів холодно- го повітря, що шляхом інфільтрації потрапляє в корпус через нещільності в огорожах. 2. Результати розрахунків свідчать про складність характеру розподілу швидкості і тиску в повітряній течії навколо будівлі. В завітреній області споруди, над коридором, що з’єднує секції будівлі та в області відриву по- току від передньої кромки споруди утворюють- ся циркуляційні зони зі зниженим рівнем ти- ску, які впливають на повітрообмін споруди з навколишнім повітряним простором. ЛІТЕРАТУРА 1. Рейтер Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика. – М.: Стройиздат, 1984. – 293 с. Тепловая обстановка в помещении характе- ризуется многими факторами. Для того, чтобы оценить соблюдение комфортных условий или эффективность введения регулирования, целе- сообразно иметь возможность определять тепло- вые потоки помещения и температуры воздуха и ограждений для каждого момента времени с уче- том изменения температуры внешней среды, воз- можных дополнительных поступлений теплоты от бытовых приборов, людей, солнца. Эффектив- ным способом исследования тепловых режимов зданий разных типов является математическое моделирование. Целью данной работы является разработка математической модели и анализ c ее помощью тепловых режимов, распределения температур в ограждениях, определение тепло- вых потоков помещений c разной степенью те- пловой защиты наружных стен. Математической формулировкой задачи предусмотрено, что теплообмен помещения про- исходит через ограждение теплопроводностью, теплоотдачей на поверхности, солнечной ра- диацией, а также воздухообменом и благодаря отоплению и бытовым теплопоступлениям. В ограждениях рассматривается нестационарная одномерная конечно-разностная модель кондук- тивного теплообмена. Для окон задаются усло- вия теплопередачи и проникновения солнечной радиации. Начальное распределение температур во всех узлах модели определяется после моде- ВЛИЯНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТОПЛЕНИЯ ПРИ УЛУЧШЕНИИ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ Дешко В.И., Шовкалюк М.М., Ленькин А.В. Национальный технический университет Украины «КПИ»

Аеродинамічні характеристики триповерхових громадських будівель

Institution

Ähnliche Einträge