МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНВЕКТИВНЫХ ПОТОКОВ В ПНЕВМООПОРНЫХ ОБЪЕКТАХ. Часть 1

Выполнено компьютерное моделирование процесса трехмерной конвекции на основании расчетов термодинамических параметров пневмоопорных объектов при вынужденной конвекции воздуха. Разработана математическая модель численного расчета температурных, скоростных, полей давлений воздуха в объекте в системе Solid Works и с помощью программных средств представлена сеточными элементами. Для объекта, где функционируют приточно-вытяжные сечения, через которые транспортируется более и менее нагретый воздух, использованы уравнения Навье – Стокса, сплошности, теплопроводности, Клапейрона – Менделеева. Дифференциальные уравнения представлены системами алгебраических уравнений, начальные и граничные условия заменены разностными условиями для сеточных функций, и их решения выполнены алгебраическими операциями. Показано, что в пневмоопорных объектах конвективные, тепловые потоки идентичны структурам у поверхностей в неограниченном пространстве, а в одно- и многослойных оболочках имеют место циркуляционные контуры, геометрические размеры которых зависят от теплофизических характеристик газа (воздуха) в оболочках, радиационных взаимодействий более и менее нагретых поверхностей оболочек с небосводом, поверхностью земли, соседними объектами. Выполнены натурные обследования пневмоопорных объектов различного назначения (спортивные и складские объекты, дельфинарии и т. д.) в летнее и зимнее время в Минске и других городах Беларуси и России, включающие температурные поля внешних и внутренних поверхностей оболочек воздуха в помещениях, подвижности воздуха, относительные влажности, тепловые потоки, радиационные характеристики и т. д.

Результаты аналитических и натурных исследований иллюстрированы графическими зависимостями скорости, температуры, плотности, давления от координат, времени.

1. Гагарин, В. Г. Экономический анализ повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций зданий / В. Г. Гагарин // Строительные материалы. – 2008. – № 8. – С. 41–47.

2. Пилипенко, В. М. Моделирование теплового режима помещений жилых зданий / В. М. Пилипенко // Строительство и архитектура. – 2008. – № 12 – С. 58–63.

3. Воронова, Н. П. Математическое моделирование и управление технологиями промышленных производств / Н. П. Воронова. – Минск : БНТУ, 2009. – 260 с.

4. Тепло- и массообмен: учеб. пособие для студентов учреждений, обеспечивающих получение высшего образования по строит., энергет. и машиностроит. специальностям : в 2 ч. / Б. М. Хрусталев [и др.]. – Минск : БНТУ, 2007. – Ч. 1 – 606 с.

5. Ландау, Л. Д. Гидродинамика : учеб. пособие для студентов физич. специальностей вузов / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. – 3-е изд. – М.: Наука, 1986. – 136 с.

6. Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа : учеб. пособие для ун-тов и втузов / Л. Г. Лойцянский. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Наука, 1970. – 904 с.

7. Пухначев, В. В. Модель конвективного движения при пониженной гравитации / В. В. Пухначев // Моделирование в механике : сб. науч. тр. / Ин-т теоретич. и прикл. механики ; редкол.: В. М. Фомин (отв. ред.) [и др.. – Новосибирск, 1992. – Т. 6, № 4. – С. 47–56.

8. Самарский, А. А. Численные методы решения задач конвекции-диффузии / А. А. Самарский, П. Н. Вабищев. – М. : Эдиториал УРСС, 1999. – 247 с.

9. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен : в 2 кн. / Б. Гебхарт [и др. ; пер. с англ. под ред. О. Г. Мартыненко. – М. : Мир, 1991. – Кн. 1. – 678 с.

10. Современные математические модели конвекции / В. К. Андреев [и др.. – М. : Физматлит, 2008. – 368 с.

11. Пневматические строительные конструкции / В. В. Ермолова [и др.]. – М. : Стройиздат, 1983. – 439 с.

12. Пневматические конструкции воздухоопорного типа / В. В. Ермолов [и др. ; под ред. В. В. Ермолова. – М. : Стройиздат, 1973. – 288 с.

13. Чесноков, А. В. Работа пневматических оболочек в покрытиях зданий / А. В. Чесноков // Вестник Волгоград. гос. архит.-строит. ун-та. Сер. Стр. и архит. – 2012. – Вып. 28 (47). – С. 88–94.

14. Гетлинг, А. В. Конвекция Рэлея – Бенара: структура и динамика / А. В. Гетлинг. – М. : Эдиториал УРСС, 1999. – 248 с.

15. Ермолов, В. В. Воздухоопорные здания и сооружения / В. В. Ермолов. – М. : Стройиздат, 1980. – 304 с.