Строительный факультет 45 УДК 693.5:536.24+532.51 А.А. КОШИН, аспирант, Д.И. МОКШИН, студент 5 курса, Научные руководители: А.И. ГНЫРЯ, докт. техн. наук, профессор, С.В. КОРОБКОВ, канд. техн. наук, доцент ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ТЕЧЕНИЯ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА ПУТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЕЙ СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ Важнейшей задачей при разработке и планировании методов энергосбережения в зданиях и сооружениях является определение характера изменения коэффициента теплоотдачи поверхности ограждающей конструкции. На данный момент изучено порядка 30 климатических, физических, технологических и конструктивных параметров влияющих на данный коэффициент. Также был произведен краткий обзор литературы, освещающей состояние вопроса по тематике конвективного теплообмена [1]. Однако, осталось без внимания влияние на теплопотери такого важного фактора, как давление набегающего потока воздуха. Существует достаточно много методов определения интенсивности давления на поверхность конструкции, описываемой коэффициентом давления Ср. Так, например, в работе [2] была описана методика определения данного коэффициента с помощью датчиков давления. Применялась также дымовая визуализация для демонстрации движения воздушного потока. В настоящее время на кафедре «Технология строительного производства» Томского государственного архитектурно-строительного университета ведется научно-исследовательская работа по проведению комплексных исследований структуры течения воздушного потока путем изучения коэффициента давления Ср. Для проведения экспериментов по определению полей статического давления было изготовлено две модели. Первая выполнена в виде квадратной призмы сечением 50×50 мм и высотой 300 мм. Две боковые и задняя грани модели были изготовлены из органического стекла толщиной 5 мм, передняя грань – из текстолита толщиной 8мм. В передней грани модели для отбора статического давления были просверлены отверстия диаметром 0,8 мм по нормали к поверхности в вертикальном и горизонтальном направлениях с шагом 10 мм. Общее количество приёмников давления по высоте составило 38 шт. и по ширине – 10 шт. Для измерения полей статического давления в пограничной области до и после призмы, на которой установлена модель, были выполнены отверстия диаметром 0,8 мм с шагом 10 мм: до модели в количестве 9 шт., за моделью – 19 шт. Схема их размещения показана на рис. 1. Вторая модель представляет собой прямоугольную призму сечением 50×50 мм, высотой 150 мм. Данная модель установлена под углом 45° по отношению к потоку воздуха и имеет две передние грани для отбора статического давления, выполненных из текстолита. Суммарное количество приемников давления так же составляет 38 шт. 46 Материалы 57-й научно-технической конференции 58 57 56 55 54 53 52 А 59 60 51 61 62 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 Uo 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Б Б 63 64 36 65 66 35 34 33 32 31 30 29 А Б- Б Uo на мног оканальный микроманомет р Рис. 1. Схема размещения отверстий-приемников статического давления: 1 – подложка; 2 – квадратная призма; 3 – отверстия-приемники диаметром 0,8 мм; 4 – трубки ПВХ диаметром 3 мм Измерения перепада давления производятся дифференциальным многоканальным микроманометром с ценой деления 1 Па. В качестве опорного бе- Строительный факультет 47 рется статическое давление в канале для невозмущенного течения. Общий вид манометра представлен на рис. 2. Рис. 2. Общий вид дифференциального многоканального микроманометра Суть работы заключена в определении значения Ср, описываемого по формуле (1) p − p0 , (1) Cp = 1 2 (ρ ⋅ U 0 ) 2 где p – статическое давление в i-й точке поверхности, Па; p0 – опорное давление (статическое давление измеренное в центре канала), Па; 1/2(ρU02) – скоростной напор набегающего потока; ρ – плотность набегающего потока воздуха, кг/м3; U0 – скорость потока воздуха, м/с. Скорость воздушного потока перед моделью измерялась с помощью трубки Пито – Прандтля, расположенной в центре канала выше по потоку от модели. Показания трубки Пито регистрируются наклонным микроманометром. Показания многоканального микроманометра снимались с помощью цифрового фотоаппарата Nikon, далее показания с фотографии оцифровывались по специальной программе Get Data Graph Digitizer. На данный момент проведены эксперименты с моделью высотой 300 мм при углами атаки набегающего потока воздуха 90, 45, 0, –45, –90°. Получены следующие распределения коэффициента Ср, представленные на рис. 3–7. Анализируя графики, представленные на рис. 3–7, по распределению полей давления в целом можно отметить их согласованность с полученными результатами экспериментов Р. Castro по полям давления на кубе [3]. Данная работа является одной из составляющих комплексных экспериментальных исследований аэродинамики и теплообмена моделей высотных зданий и сооружений. Исследования проводятся при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 09-08-00523-а). 48 Материалы 57-й научно-технической конференции Рис. 3. Распределение коэффициента давления на плоскостях измерительной модели при угле атаки воздушного потока 90° Рис. 4. Распределение коэффициента давления на плоскостях измерительной модели при угле атаки воздушного потока 45° Строительный факультет 49 Рис. 5. Распределение коэффициента давления на плоскостях измерительной модели при угле атаки воздушного потока 0° Рис. 6. Распределение коэффициента давления на плоскостях измерительной модели при угле атаки воздушного потока –45° 50 Материалы 57-й научно-технической конференции Рис. 7. Распределение коэффициента давления на плоскостях измерительной модели при угле атаки воздушного потока –90° БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Кошин, А.А. Анализ существующих материалов по конвективному теплообмену плохо обтекаемых тел [Электронный ресурс] / А.А. Кошин, С.В. Коробков // VII Международная конференция студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук». – Условия доступа : http://science-persp.tpu.ru. – 2010. – С. 612–614. 2. Гагарин, В.Г. Аэродинамические характеристики зданий для расчета ветрового воздействия на ограждающие конструкции / В.Г. Гагарин, С.В. Гувернюк, П.В. Леденев // Жилищное строительство. – М., 2010. – № 1. – С. 7–10. 3. Castro, P. The flow around a surface-mounted cube in uniform and turbulent streams / P. Castro, A.G. Robins // Journal Fluid Mech. – 1077. – Vol. 79. – Part 2. – P. 307–335. УДК: 693.5:72.012.263+678.746.22 А.А. СПИЦИН, студент 5 курса, гр.1163, Научный руководитель: А.И. ГНЫРЯ, докт. техн. наук, профессор ВОЗВЕДЕНИЕ ДОМОВ МАЛОЭТАЖНОЙ ЗАСТРОЙКИ ПО ТЕХНОЛОГИИ «МОНЕТА – ПРОГРАММА МОНОЛИТ». ИТАЛИЯ Система основывается на применении модульных строительных панелей из вспененного самозатухающего полистирола с проволочным каркасом для использования в качестве несъёмной опалубки при монолитном строительстве. Возведение жилых домов малоэтажной застройки осуществляется по следующей технологической последовательности: