energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-840Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGМОДЕЛИРОВАНИЕ КОНВЕКТИВНЫХ ПОТОКОВ В ПНЕВМООПОРНЫХ ОБЪЕКТАХ (Часть 2)MODELING OF CONVECTIVE STREAMS IN PNEUMOBASIC OBJECTS (Part 2)ХрусталевБ. М.KhroustalevB. M.

Академик НАН Беларуси, доктор технических наук, профессор

Academician of NAS of Belarus, Professor, PhD in Engineering

rector@bntu.byАкельевВ. Д.AkelyevV. D.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

rector@bntu.byМатюшинецТ. В.MatyushinetsT. V.

Кандидат технических наук, доцент

Doctor of Engineering

rector@bntu.byКостевичМ. Ф.KostevichM. F.

Аспирант

Graduate student

rector@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201518032015014453Copyright © Хрусталев Б.М., Акельев В.Д., Матюшинец Т.В., Костевич М.Ф., 20152015Хрусталев Б.М., Акельев В.Д., Матюшинец Т.В., Костевич М.Ф.Khroustalev B.M., Akelyev V.D., Matyushinets T.V., Kostevich M.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/840

В статье рассмотрены моделирование и исследование аэродинамических процессов на участках пространства (включающих группу строительных сооружений сложной конфигурации для различных режимов капельных и воздушных потоков и температурных условий) и в строительных сооружениях сложной конфигурации (для различных режимов отопления и вентиляции). Разработаны специализированные программы для решения инновационных задач в области тепло- и массообмена в трехмерном пространстве давлений – скоростей – температур объекта.

Область применения пневмоопорных объектов – строительство и покрытие теннисных кортов, хоккейных площадок, бассейнов, а также выставки, цирки, кафе, аквапарки, киностудии, мобильные объекты медицинского назначения, ангары, гаражи, строительные площадки, станции техобслуживания и т. д. Достоинствами таких объектов яв- ляются  возможность  и  простота  многократного  монтажа  и демонтажа.  Их широкое внедрение определяется температурно-влажностными условиями под оболочкой.

Аналитико-расчетные исследования, натурные обследования тепло- и массообменных термодинамических параметров, многофакторных процессов воздушной среды в пневмоопорных объектах, их оболочках, в широком диапазоне климатических параметров воздуха (январь – декабрь) в Республике Беларусь, в различных географических широтах многих стран показали, что предел возможности оптимизации от ветровых нагрузок, потоков теплоты, акустических воздействий бесконечен (спортивные, жилые, промышленные, складские, военные технические единицы (танки, самолеты и т. д.)). В продолжение к моделированию конвективных потоков в пневмоопорных объектах (часть 1) представлены процессы с более высокими динамическими параметрами воздушных потоков для характерных размеров пневмоопорных объектов, проведен расчет полей скоростей, температур, давлений с увеличенной до 5 м/с скоростью поступления воздуха через приточные отверстия в различные моменты времени (20, 100, 200, 400 с). Расчет осуществлялся с использованием разработанной математической модели про- цессов конвекции, тепло- и массообмена в неограниченном пространстве на основе за- конов сохранения импульса, неразрывности, теплопроводности и граничных условий для пневмоопорных объектов, позволяющих анализировать и рассчитывать тепловые и конвективные потоки в трехмерном пространстве (часть 1 (2014, №4)).

The article presents modeling for investigation of aerodynamic processes on area sections (including a group of complex constructional works for different regimes of drop and wind streams  and  temperature  conditions)  and  in  complex  constructional  works  (for  different regimes of heating and ventilation). There were developed different programs for innovation problems solution in the field of heat and mass exchange in three-dimensional space of pres- sures-speeds-temperatures of оbjects.

The field of uses of pneumobasic objects: construction and roof of tennis courts, hockey pitches, swimming pools , and also exhibitions’ buildings, circus buildings, cafes, aqua parks, studios, mobile objects of medical purposes, hangars, garages, construction sites, service sta- tions and etc. Advantages of such objects are the possibility and simplicity of multiple instal- lation and demolition works. Their large-scale implementation is determined by temperature- moisture conditions under the shells.

Analytical and calculating researches, real researches of thermodynamic parameters of heat and mass exchange, multifactorial processes of air in pneumobasic objects, their shells in a wide range of climatic parameters of air (January – December) in the Republic of Belarus, in many geographical latitudes of many countries have shown that the limit of the possibility of optimizing wind loads, heat flow, acoustic effects is infinite (sports, residential, industrial, warehouse, the military-technical units (tanks, airplanes, etc.)). In modeling of convective flows in pneumobasic objects (part 1) there are processes with higher dynamic parameters of the air flow for the characteristic pneumobasic object, carried out the calculation of the velocity field, temperature, pressure at the speed of access of air through the inflow holes up to 5 m/sec at the moments of times (20, 100, 200, 400 sec). The calculation was performed using the developed mathematical model of convection processes, heat and mass exchange in unlimited space based on the laws of momentum conservation, continuity, thermal conduc- tivity and the boundary conditions for pneumobasic objects which allow analyze, calculate thermal, convection streams in three-dimensional space (part 1 (2014,No4)).

пневмоопорные объектыконвективные потокитеплотаобо- лочкискоростьтемпература воздухадавлениетепло- и массопереносpneumobasic objectsconvective streamsheatshellsspeedair temperaturepressureheat and mass exchangeReferencesПухначев, В. В. Модель конвективного движения при пониженной гравитации / В. В. Пухначев // Моделирование в механике : сб. науч. трудов / Ин-т теоретич. и прикл. механики; редкол.: В. М. Фомин (отв. ред.) [и др.]. – 1992. – Т. 6, № 4. – С. 47–56.Puhnachev, V. V. (1992) Model of Convective Motion in Low Gravity. Modelirovanie v Mekhanike: Sbornik Nauchnykh Trudov [Modeling in Mechanics. Collection of Scientific Papers], 6 (4), 47–56 (in Russian).Самарский, А. А. Численные методы решения задач конвекции–диффузии / А. А. Самарский, П. Н. Вабишев. – М. : Эдиториал УРСС, 1999. – 247 с.Samarskiy, A. A., Vabishev, P. N. (1999) Numerical Methods of the Diffusion– Convection Problems Solution. Moscow: Editorial of URSS. 247 p. (in Russian).Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен: в 2 кн. / Б. Гебхард [и др.] ; пер. с англ. под ред. О. Г. Мартыненко. – М. : Мир, 1991. – Кн. 1. – 678 с.Gebkhard, B., Dzhaluriia, I., Makhadzhan, R., Sammakiia, B. (1991) Free-Convection Flows (Streams), Heat and Mass Exchange. Book 1. Moscow, Mir. 678 p. (in Russian).Андреев, В. К. Об устойчивости равновесия плоского слоя в модели микрокон- векции / В. К. Андреев, В. Б. Бекежанова // Прикладная механика и техническая физика. – 2002. – Т. 43, № 2. – С. 43–53.Andreev, V. K., Bekeganova, V. B. (2002) About Stability of Plane Layer Balance in Micro-Convection Model. Prikladnaia Mekhanika i Tekhnicheskaia Fizika [Applied Mechanics Engineering Physics], 43 (2), 43–53 (in Russian).Джалурия, Й. Естественная конвекция: тепло- и массообмен / Й. Джалурия ; пер. с англ. С. Л. Вишневецкого ; под ред. В. И. Полежаева. – М. : Мир, 1983. – 399 с.Dzhaluriia, I. (1983) Natural Convection: Heat and Mass Exchange. Moscow, Mir. 399 p. (in Russian).Современные математические модели конвекции / В. К. Андреев [и др.. – М.: Физматлит, 2008. – 368 с.Andreev, V. K., Gaponenko, Iu. A., Goncharova, O. N., Pukhnachev, V. V. (2008) Current Mathematical Models of Convection. Moscow, Fizmatlit. 368 p. (in Russian).Моделирование конвективных потоков в пневмоопорных объектах / Б. М. Хрусталев [и др.] // Энергетика… (Изв. высш. учебн. заведений и энерг. объединений СНГ). – 2014. – № 4. – С. 42–55.Khroustalev, B. M., Akel’ev, V. D., Maniushinets, T. V., Kostevich, M. F. (2014) Modeling of Convective Flows in Pneumobasic Objects. Izvestiia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’Edinenii – Energetika [Proceedings of the Higher Education Institutions and Power Engineering Associations – Power Engineering], 4, 42–55 (in Russian).Ермолов, В. В. Воздухоопорные здания и сооружения / В. В. Ермолов. – М. : Стройиздат, 1980. – 304 с.Ermolov, V. V. (1980) Air-Supported Buildings and Structures. Moscow, Stroyizdat. 304 p. (in Russian).Пилипенко, В. М. Моделирование теплового режима помещений жилых зданий / В. М. Пилипенко // Строительство и архитектура. – 2008. – № 12. – С. 58–63.Pilipenko, V. M. (2008) Modeling of Heat Balance of Residential Buildings. Stroitel'stvo i Arkhitektura [Engineering Architecture], 12, 58–63 (in Russian).Тепло- и массообмен : учеб. пособие для студентов учреждений, обеспечивающих получение высш. образования по строит., энергет. и машиностроит. Специальностям : в 2 ч. / Б. М. Хрусталев [и др.]. – Минск: Белорус. нац. техн. ун-т, 2007. – Ч. 1. – 606 с.Khrustalev, B. M., Nesenchuk, A. P., Timoshpol'skii, V. I., Akel'ev, V. D., Sednin, V. A., Kopko, V. M., Nerez'ko, A. V. (2007) Heat and Mass Exchange. Part 1. Minsk: Belarusian National Technical University. 606 p. (in Russian).Себиси, Т. Конвективный теплообмен: физические основы и вычислительные методы / Т. Себиси, П. Брэдшоу ; пер. с англ. С. С. Ченцова, В. А. Хохрякова ; под ред. У. Г. Пирумова. – М. : Мир, 1987. – 590 с.Sebisi, T., Bredshow, P. (1987) Convective Heat and Mass Exchange: Physical Basis and Calculating Methods. Moscow, Mir. 590 p. (in Russian).Сполдинг, Д. Б. Конвективный массоперенос / Д. Б. Сполдинг ; пер. с англ. З. П. Шульмана ; под ред. А. В. Лыкова. – Л.; М. : Энергия, 1965. – 384 с.Spolding, D. B. (1965) Convective Mass Transfer. Leningrad; Moscow, Energia. 384 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.