Моделирование конвективных потоков в пневмоопорных объектах. Часть 1

Abstract

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.