Моделирование средних ветровых нагрузок на сооружения

Правильное определение и учет ветровых нагрузок имеют первостепенное значение при проектировании уникальных архитектурных объектов, таких как высотные здания, спортивные арены, аэропорты, большепролетные мосты. Одним из наиболее точных способов определения ветровых нагрузок считается проведение модельных испытаний в специализированных аэродинамических трубах. В последние десятилетия подход к моделированию воздействия воздушного потока на статические сооружения претерпел значительные изменения – в настоящее время все большое внимание уделяется корректному моделированию особенностей натурного ветра. При этом важно понимать, какое именно значение на результат эксперимента оказывает учет или не учет параметров ветра. В работе представлено сравнение наиболее популярных методов определения масштабов турбулентности – с использованием корреляционной функции и соотношения Кармана. Также целью данного исследования является сравнение основных аэродинамических характеристик (коэффициенты Cx, Cy, Cp) модели простого куба, полученных в однородном потоке и во время моделирования атмосферного пограничного слоя (АПС). В статье представлен краткий обзор метода моделирования АПС в рабочей части Ландшафтной аэродинамической трубы, а также экспериментальные данные о распределении средней скорости потока, интенсивности турбулентности, безразмерной спектральной плотности. Сравнение экспериментальных данных, полученных для модели куба в различных аэродинамических трубах, выявило влияние АПС на характеристики зон отрыва на сторонах куба и, как следствие, влияние на интегральные (Cx, Cy) и локальные (Cp) аэродинамические характеристики объекта. На основе полученных экспериментальных данных сделан вывод о существенном влиянии интенсивности отрывных зон на суммарные аэродинамические нагрузки, что обычно не учитывается в рамках практического расчета. В частности, показано, что учет особенностей градиентного потока приводит к снижению определяемых коэффициентов на 30 %