Поддаева, А.С. Кубенин, П.С. Чурин АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АЭРОДИНАМИКА Учебное пособие Москва 2015 УДК 533.6 ББК 22.253.3 П44 Р е ц е н з е н т ы : доктор физико-математических наук А.А. Локтев, декан факультета информатизации, экономики и управления, заведующий кафедрой транспортного строительства Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ); доктор технических наук, профессор О.О. Егорычев, главный научный сотрудник УНПЛ ААИСК НИУ МГСУ Учебное пособие разработано при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках выполнения государственного задания ФГБОУ ВПО «МГСУ» № 2014/107, проект «Фундаментальные исследования ветровых воздействий (в том числе экстремальных) на уникальные здания и сооружения, а также мостовые конструкции» Поддаева, О. <...> П44 Архитектурно-строительная аэродинамика : учебное пособие / О.И. Поддаева, А.С. Кубенин, П.С. Чурин ; М-во образования и науки Рос. <...> ISBN 978-5-7264-1194-1 Рассматриваются основные вопросы, связанные с аэродинамикой зданий и сооружений, характеристики экспериментального оборудования, основы проведения испытаний в аэродинамических трубах, а также основные программные пакеты, предназначенные для численного моделирования, и их особенности на примере мультизадачного комплекса ANSYS CFX. <...> Представляет интерес для технических специалистов и научных сотрудников, работающих в сфере аэродинамики зданий и сооружений. <...> Одну из важнейших ролей в этом процессе играет архитектурно-строительная аэродинамика, изучающая аэродинамические явления, связанные с задачами архитектуры и строительства. <...> В настоящее время данная отрасль аэродинамики развивается по двум основным направлениям — экспериментальное моделирование в специализированных аэродинамических трубах и численное моделирование в специализированных программных пакетах газо- и гидродинамики. <...> При этом действующие на территории Российской Федерации нормативные документы регламентируют <...>
Архитектурно-строительная_аэродинамика.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
О.И. Поддаева, А.С. Кубенин, П.С. Чурин
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ
АЭРОДИНАМИКА
Учебное пособие
Москва 2015
Стр.1
УДК 533.6
ББК 22.253.3
П44
Р е ц е н з е н т ы :
доктор физико-математических наук А.А. Локтев, декан факультета
информатизации, экономики и управления,
заведующий кафедрой транспортного строительства
Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ);
доктор технических наук, профессор О.О. Егорычев, главный научный сотрудник
УНПЛ ААИСК НИУ МГСУ
Учебное пособие разработано при финансовой поддержке
Министерства образования и науки РФ
в рамках выполнения государственного задания
ФГБОУ ВПО «МГСУ» № 2014/107, проект «Фундаментальные исследования
ветровых воздействий (в том числе экстремальных)
на уникальные здания и сооружения, а также мостовые конструкции»
Поддаева, О.И.
П44 Архитектурно-строительная аэродинамика : учебное пособие /
О.И. Поддаева, А.С. Кубенин, П.С. Чурин ; М-во образования и науки
Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. Москва : НИУ
МГСУ, 2015. 88 с.
ISBN 978-5-7264-1194-1
Рассматриваются основные вопросы, связанные с аэродинамикой зданий и
сооружений, характеристики экспериментального оборудования, основы проведения
испытаний в аэродинамических трубах, а также основные программные пакеты,
предназначенные для численного моделирования, и их особенности на примере
мультизадачного комплекса ANSYS CFX.
Для студентов бакалавриата направлений подготовки 08.03.01 Строительство
и 07.03.01 Архитектура очной формы обучения. Представляет интерес для технических
специалистов и научных сотрудников, работающих в сфере аэродинамики
зданий и сооружений.
УДК 533.6
ББК 22.253.3
ISBN 978-5-7264-1194-1
© НИУ МГСУ, 2015
Стр.2
О Г Л А В Л Е Н И Е
Предисловие ................................................................................................... .3
1. Основы аэродинамики .............................................................................. .4
1.1. Характеристики воздушной среды .................................................... .4
1.2. Ветровое воздействие ......................................................................... .4
1.3. Атмосферная циркуляция .................................................................. .6
1.4. Моделирование ветрового потока ..................................................... 12
1.5. Основы климатического анализа площадки строительства ............ 17
1.5.1. Средняя составляющая скорости ветра .................................... 17
1.5.2. Об учете скорости ветровых порывов ...................................... 20
2. Основные принципы и положения экспериментальной
аэродинамики ................................................................................................. 22
2.1. Критерии аэродинамического подобия ............................................. 22
2.2. Аэродинамика конструкций ............................................................... 26
2.3. Интерференция .................................................................................... 32
2.4. Особенности испытательного стенда для проведения
исследований аэродинамики строительных конструкций ..................... 35
3. Задачи, особенности и этапы проведения испытаний
по исследованию аэродинамики строительных конструкций .............. 39
3.1. Макетирование .................................................................................... 40
3.2. Проведение экспериментальных исследований ............................... 42
3.2.1. Контроль за характеристиками потока ..................................... 42
3.2.2. Определение распределения аэродинамического
коэффициента внешнего давления по поверхности исследуемого
объекта .................................................................................................. 44
3.2.3. Определение интегральных аэродинамических
коэффициентов лобового сопротивления, поперечной силы
и крутящего момента ........................................................................... 47
3.2.4. Визуализация и исследование обтекания объекта ................... 50
4. Численное моделирование аэродинамики строительных
сооружений и конструкций .......................................................................... 54
4.1. Обзор прикладных программных систем инженерного анализа .... 54
4.2. Описание пакета ANSYS CFX ........................................................... 57
4.3. Пример работы в ANSYS CFX .......................................................... 60
4.3.1. Создание расчетной области ..................................................... 60
4.3.2. Создание расчетной сетки ......................................................... 68
4.3.3. Формирование расчетной модели в CFX-Pre ........................... 73
4.3.4. Создание и редактирование граничных условий ..................... 75
4.3.5. Обработка результатов ............................................................... 79
Библиографический список ......................................................................... 82
Приложение. Примеры численного моделирования ветровых воздействий
на строительные объекты в программном пакете ANSYS CFX .................. 83
86
Стр.86