Аэродинамика зданий. Понятие аэродинамического коэффициента

Обтекание тел потоком жидкости и газа явл-ся сложным физическим процессом. При воздействии воздуха на здание необходимо знать распределение ветрового давления; это позволяет рассчитать ветровую нагрузку на здание, а также определить воздухообмен через открытые проемы и любые неплотности.

Схема обтекания здания потоком воздуха

При набегании потока на препятствие образуется область отрывного течения. Хар-р течения определяется режимом течения.

А. Если рассмотреть пластину и набегающие на нее потоки, то за пластиной образуются вихри.

· ламинарный режим движения – за пластиной медленно растут 2а вихря, попарно отрываются и движутся за потоком;

· при небольшой турбулентности частота отрыва вихрей растет, они движутся в шахматном порядке;

· при развитом турбулентном движении образуется интенсивное вихревое движение. Причем зона аэродин.следа пульсирует.

т. А и В – точки торможения. В т. А кинетическая энергия преобразуется в статическое давление, v = 0 м/с. В т. В 2а вихря гасят друг друга и v ≈ 0 м/с.

Б. Здание трехмерное с подложкой в виде земли, где характер движения усложняется.

1 – здание, 2 – «+» избыт.давление, 3 – «-» отриц.давление.

По мере приближения к зданию происходит увеличение статического давления. Максимальное значение на поверхности наветренного фасада (2), вихри как бы дополняют форму здания и тем самым уменьшают потери энергии основного потока. В этой зоне постоянно происходит обмен воздуха. Обтекающий здание поток воздуха в силу его некоторого поджатия имеет скорость большую, чем скорость ветра. Этот поток интенсивно инжектирует (нагнетает) воздух с заветренной стороны здания, в результате чего давление за зданием (3) понижается. Воздух из заветренной стороны зд. компенсируется приземистыми слоями, в которых воздух заторможен на столько, что может изменить направление своего движения. На заветренной стороне образуется несколько вихрей. В приземной, застойной зоне, скорость воздуха настолько мала, что из него осаждаются мельчайшие частицы.

В реальных условиях, когда обтекается группа зданий, аэродинамическая картина еще более усложняется. Зона аэродинамического следа постоянно пульсирует. Размеры зоны аэродинамического следа необходимо знать при выборе места расположения воздухозаборных устройств. На практике пользуются эмпирическими графиками, которые позволяют определить размеры застойной зоны.

Аэродинамический коэффициент: им пользуются для определения ветровой нагрузки на здание или для определения давления в отдельных точках наружных ограждений здания.

Энергетический смысл: АК показывает какая доля кинетической энергии потока переходит в потенциальную

Если здание располагается с наветренной стороны, то значение АК: Ка > 0; для здания в формы параллелепипеда Ка = 0,4 -0,8 с наветренной стороны, с заветренной Ка= - 0,3÷ - 0,6

Ветровое давление:

В общем случае АК зависит от эпюры скоростей по высоте здания. Эта эпюра носит неравномерный характер и появляется неопределенность. Практика проектирования позволила предложить след. рекомендации:

1) H/L < 1, то статическое давление определяют по скорости и среднему Ка (для пром.зд. и многосекционных жил.зд.);

2) H/L > 1 – высотные здания, для них характерно боковое обтекание ветром. В этом случае Р_ст определяется по локальному АК и динамическому давлению, вычисленному по скорости на уровне рассматр.сечения.

На практике при вычислении Рст пренебрегают влиянием АК, открытием окон и сквозным проветриванием.

Поиск по сайту: