Исследование обтекания воздушным потоком поверхности с широким спектром шероховатостей тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ АНВДЕЖИ НАУК СССР ИНСГИТЛ1 МЕХАНИКИ СШ10ШШХ СРВД

Не правах рукописи УДК 532:517.4

СИШЩЫНА. Ирина Евгеньевна

и

исследование обтекания возданным потоком

ПОВЕРХНОСТИ С ШИРОКИМ СПЕКТРОМ ШЕРОХОВАТОСТЕЙ" (01.02.05 "Механика жидкости, газа и плазмы")

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 1990

/ ) />

Работа выполнена на кафедре гидравлики и теплотехники Ижевского механического института.

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент В.А.Никул]

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор В.Д.Зимин« доктор технических наук, профессор В.Н.Посохин.

Ведущая организация : Институт математики и механики УО АН СССР,

Защита состоится в 1«1лдас._мин.

на заседании специализированного Совета KP03.60.0I в Институте механики сплошных сред УО АН СССР по адресу: 614061, г.Пермь, ул.Академика Королева, I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института,

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв в 2-х вкземляярах, заверенных печатью, по адресу: 614061, г.Пермь, ул.Академика Королева, I, ИМСС У0 АН СССР, специализированный Совет.

Автореферат разослан " ^ " О/И^&А^ 19 §0 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат физико-

математических наук А.А.Роговой

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Главным рычагом интенсиф..нации народного хозяйства в современных условиях являем л кардинальное ускорение научно-технического прогресса и, в первую очередь» усиление ориентации научно-технического развития на решение социальных задач. Важнейшей научно-технической .-задачей является дальнейшее развитие (фундаментальных и прикладных исследований, в том числе в областях механики, исследования атмосфер»!. В особом ряду стоит задача коренной перестройки дела охраны природы в стране с целью повышения эффективности природоохранных мероприятий, улучшения экологической обстановки.

Одним из факторов развития современного строительства пвляг ется воздействие застройки на микроклимат городов и населенных мест. Нарушается ветровой режим, изменяется влажность воздуха на селитебных территориях. Развитие промыгогенности, энергетики и транспорта приводит к увеличению загрязнения окружающей среды, в том числе атмосферного воздуха. Значительные тепловьщеления от промышленных объектов, жилых домов, транспорта нарушают тепловой баланс в окружающей среде и также вызывают изменения микроклимата. Заботойпроектировщиков стала и защита от сильных ветров, снего- пшезвдержание, проветривание карьеров и т.п. Развитие новых архитектурных форм, поя-тение гибких, деформирующихся конструкций, новых строительных материалов требует изучения силового воздействия ветра. Все перечисленные проблемы тре-

бую? изучения основных закономерностей двиаешш воздушных пасс у поверхности земли, то есть ветра, решения задач архитектурно-строительной аэродинамики«

Развитие архитектурно-строительной аэродинамики ввдвигает перед исследователями все более сложные задачи. Требуется не только изучить воздействие ветрового потока на строительный объект, но и редать более сложную обратщгй задачу - как объект влияет на поток, трансформирует его,меняет характер течения. Задача немного усложняется при рассмотрении обтекания комплекса здений и сооружений, с учетом рельефа местности и зеленых нас ал дений. Поскольку ветровой поток является турбулентный, сложном разработки теоретических методов очень высока, экспериментальные методы такда затруднены вследствие больших размеров исследуемого пространства и сооружений, нестационарности процессов и слояности обеспечения условий подобия в лабораторных условиях. Результаты современных экспериментальных и теоретически» исследований физики атмосферы, структуры сдвиговой турбулентное ти изменили многие прежние взгляды на развитие турбулентных про цессов, механизм потерь энергии на турбулентное трешш» трансформацию турбулентного потока при обтекании препятствий. Требуется создание новых полуэмпириче.ских моделей и методов расчетов, расширение лабораторных и натурных еаспериыентальных исследований, турбулентных течений при обтекании сложных поверхностей в условиях тепло- и массообмена.

Количество работ по архигектурно-строи?ельной аэродинамике начало увеличиваться в последние годы, хотя и недостаточно, на наш взгляд, быстрыми темпами. Д. ведь по мнению ряда ведущих ученых полезным является кавдый шаг в этом направлении. Актуальность поставленных и решаемых в диссертации научных и практических инженерных задач несомненно определяется не только от-

меченным вше, но и значением прикладных приложений для градостроительства и архитектуры, экологии и решения социальных вопросов улучшения условий проживания.

Целью работы /шляется установление новых аэро-гидродинсмических закон мерностей для разработки и проектирования зданий и сооружений, планировочных решений жшшх микрорайонов и населенных мест, а именно:

- разработка новой модели регулярной приземной турбулентности атмосферы на основе современных физических представлений о регулярной структуре турбулентного пограничного слоя;

- разработка новых методов моделирования обтекания ветром зданий и сооружений;

- исследование влияние шероховатости поверхности на структуру приземного турбулентного слоя?

- .изучение турбулентной диффузии пассивной примеси и теплообмена при-обтекании ветром наземных сооружений;

- разработка методов аналогового моделирования взаимодействия ветра с.группой зданий, зелеными насаждениями и рельефом местности;

- проведение аэродинамических лабораторных исследований кинематики и трансформации воздушных потоков ка макетах зданий, сооружений и жшшх микрорайонов г.Ижевска;

проведение натурных экспериментальных исследований ветрового режима в глльк микрорайонах г .Ижев г-'.а и разработка рекомендаций по его улучшении.

Идея работы состоит в использовании современных физических представлений о регулярной структуре пристенной турбулентности для разработки модели приземного слоя атмосферы и ее применения при решении архитектурно-строительных задач.в комп--1с;;сс с " диалоговыми методами.

Методы и с с л е р о в а и и й. В диссертационной работе использовались теоретические я экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования основывались на современных представлениях о физической картине происходящих в приземном слое атмосферы процессах и их описания с помощью дифференциальных уравнений,теории комплексных переменных. Экспериментальные исследования обтекания тел различной формы, поверхностей с широким спектром шероховатостей выполнены с использованием методов моделирования в аэродинамической трубе и на основе методов электрогидродинамической и ламинарной аналогий. Результаты теоретических исследований сопоставлялись с известными и собственными экспериментальными данными, причем наблюдается их вполне удовлетворительная корреляция.

Новые научные положения, защищаемые в диссертации и разработанные л и 41! о соискателем:

- модель регулярной приземной турбулентности, отличающаяся тем, что в ней учтены процессы квазилериодичэского обновления течения у поверхности, что отвечает современном взглядам на физику турбулентности, повышает надежность и точность при решениях задач архитектурно-строительной аэродинамики: .

- метод моделирования обтекания проницаемых зеленых насаждений с использованием теории фильтраций;

- методы ЭГДА-ыоделированля обтекания ветровым потеком зданий, сооружений, зеленых насаждений, микрорайонов к населенных мест;.

- новая конструкция щелевого лотка для исследования" методом ламинарной аналогии обтекания ветром строительных объектов;

- новая модель обтекания поверхностей с макро- и регулярной шероховатостью, отдельными препятствиями;

- новые соотношения и схемы для расчетов турбулентного

тепло- и массообмена при обтекании наземных сооружений;

- способа снижения тепло- и массообмена зданий и сооружения при обтекании ветром.

Публикации. Ре.т-льтатн проведенных исследований опубликованы в 5 статьгч, 16 тезисах докладов, 2 отчетах по хоздоговорным и госбюджетным НИР.

Научное значение. Работы проводятся по открытому плану научных работ кафедры гидравлики и теплотехники Ижевского механического института. Тема исследования включена в план работы Головного научного направления ИШ № 12 в рамках поднаправления "Фундаментальные к прикладные задачи гидродинамики" и в комплексную целевую программу УАССР "Машиностроение--90", разрабатываемую научно-исследовательскую програгау "Комплексное использование природных ресурсов и развитие.прсизесдст-венгнюс сил Урала" (программа "Урал"). Развитие исследований проводится по координационному плану НИР в области механики Минвуза СССР на 1906-1990 г.г. (п.3.1) и координационному плану АН СССР НИР по проблеме "Автоматизация научных исследований" (1.12.6) на 1986-1990 г.Г.

Проведенный исследования позволяют разрабатывать ноше модели и методы решения задач архитектурно-строительной аэродинамики. На основе результатов работы можно поставить новые эксперименты по исследования закономерностей обтекания ветром зданий, сооружений и зеленых насаждений, дать рекомендации по принятию правильных архитектурно-планировочных решений.

Практическая ценность полученных результатов заключается в разработке инженерных моделей и методов расчета для широкого яруга задач архитектурно-строительной аэро-

динамики, а такйе смежных областей аэропвдродинашки. Разработанные модели и методики использованы при выполнении госбюджетной НИР ГЙС 1-87 и хоздоговорной НИР ИС 1-85, а также при разработке архитектурных проектов жилого микрорайона Ю-2 г.Ижевска и комплекса сооружений Ижевского механического института. Использование рекомендаций работы позволит улучшить микроклимат районов, связанный с ветровым режимом.

Реализация выводов и рекомендаций осуществляется ОКСом Ижевского механического института, ОКСом горисполкома г.Ижевска, институтом "Удмуртпранданпроект" и архитектурно-планировочным управлением УАССР.

Результаты проведенных исследований использованы в учебном процессе Ижевского механического института: включены в курсы лекций по строительной физике, архитектурно-строительной аэродинамике, тепло-газоснабжению и вентиляции, гидравлике и гидромалштм, на их основе созданы новые экспериментальные лабораторные установки и поставлены лабораторные работы.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, докладывались в 1585-1990 г.г. на: республиканских НГОС "Молодые ученые Удмуртии - ускорению научно-технического прогресса" (Ижевск, 1987, 1989); Зоналы-юй НТК "Математическое моделирование в инженерной практике"(Ижевск, 1988); НТК профессорско-преподавательского состава и сотрудников ИМИ-в 1985-1988 г.р.;на Шнеком международном форуме по тепло- и массообмечу (Икнск,1988>, IX Всесоюзной теплофизической школе (Тамбов,1688); республиканской научно-практической конференции "Человек и окружающая среда" (Ижевск, 1989); П международном симпозиуме по структуре '.турбулентности (Швейцария, Цюрих, 1989); международной конференции "Снижение сопротивления-89" (Швейцария, Давос,1989); 5-й Европейской конференции "Исследование турбулентности"(Москва,1939) и ряде других всепомяных и республиканских конференций 1989-90 г.г.

Структура диссертации. Диссертация состоит из Введения, 4-х глав текста. Выводов и рекомендаций, списка литературы, приложений.

Объем диссертации T5I сгр. основного машинописного текс* та, 86 рисунков, 29 аблиц. Список литературы 166 наименований.

В первой главе диссертации приведен анализ соврокеи^ ного состояния теоретических и экспериментальных исследований по архитектурно-строительной аэродинамике» направленных на улучшение микроклимата и аэрации жилых микрорайонов и населенных мест. Отмечается, что в стране и за рубежом сложились ряд научных школ, занимающихся аэрономикой, в частности, анализируются работы Реттера Э.И., Серебровского S.J1., Берлянда Ы.Е., Худякова Г.Е., Каликова В.Н., Горлика K.M., Зраяевского U.M., Соколова С.Д., . Романовой E.H., Симиу Э., Сканлана Р., Пореха М., Лайхтмана Д.Л., Ханта Дяс., йенсена М., Де-Броя Б., Пановского X., Паскуэлла Ф. и др.

Рассмотрены общие закономерности обтекания зданий, сооружений и микрорайонов воздушным потоком, кинематика и динамика обтекания зданий простейших геометрических форм, некоторые известило результаты аэродинамических испытаний моделей зданий и сооружений. Приведены современные данные о приземной атмосферной турбулентности и диффузии примеси в атмосфере. Показано, что для определения аэродинамических сил, ренення з?чач тепло- и массообмена при обтекании ветром зданий и сооружений, комплексной застройки необходимо уточнить модель атмосферной турбулентности, используя известные новке экспериментальные данные о структуре пристенной турбулентности. Аналогично требуется уточнение модели турбулентной диффузия и тепломассообмена в пограничном приземном слое атмосферы для изучения распространения загрязняющих примесей и тепловццелениГ:.

Для получения качественной картины обтекания ветром одиночных преград и групп зданий и сооружений можно использовать методы аналогового моделирования и теории потенциальных безвихревых течений» При проектировании кияых ыикро районов для разработки рекомендаций по улучшению микроклимата целесообразно использовать данные экспериментальных исследований, полученные продувкой макетов в аэродинамической трубе. Решение задач аэродинамики требует также более подробного теоретического изучения течения в следе и в отрывных зонах за препятствием.

Рассмотрены пути улучшения микроклимата формированием оптимального ветрового режима в хилых микрорайонах, примеры учета ветровых воздействий в практике градостроительства, взаимодействие ветра с рельефом местности» влияние ветра на дискомфорт в пешеходных зонах. Особо выделено описание использования я значение зеленых насаждений для улучшения ветрового микроклимата, Показано> что требуется разработка новых и совершенствование известных теоретических методов исследования обтекания ветром полос зеленых насаадений различной конфигурации и Ш!урности,

Во второй главе приводятся результаты исследований обтекания зданий, сооружений и зеленых насаждений воздушным потоком методами ламинарной и э л е ктро г аз один аыиче ско й аналогий. Для проведения исследований ыетодом ламинарной аналогии была раз« работала конструкция специального щелевого лотка, реализующего ползущее или медленное слоистоэ (ламинарное) течение.Линии тока при обтекании моделей объектов визуализировались с помощью краски, вводимой в щель через медицинские иглы. Толщина ¡цели составляла 1,5 ьм, площадь рабочего пространства 760 сы2. Данная установка позволяет быстро и наглядно получать качзственнуто картину линий тока в плане и разрезах при обтекании потоком одиночных зданий, сооружений сложной формы и групп зданий, зеленых наеаареш

ТО

Разработана новая методика моделирования обтекания ветровым потоком зеленых насаздений с использованием методов теории фильтраций. Получено дифференциальное уравнение для просачивающегося воздуха через насаждения, которое сводится к уравнению Лапласа, если поток Члизо?- к ламинарному. Для коэффициента проницаемости полосы зеленых насаждений получена формула

\( _ ¿Л'оРаЬо т

где у1/0, ра - вязкость и давление в набегающем потоке воздуха; - давление за полосой зеленых насаждений шириной Ь и площадью фронта Р ; Щ - масса воздуха. Связь меяду коэффициентом пористости и проницаемости зеленых насаждений определяется соотношением

Кр = ^ Кг, , (2)

Решение уравнений просачивания воздуха также удобно проводить на аналоговых установках методом ЭГДА.

Методом электродинамической аналогии на аналоговом интеграторе ЭГДА 9/60 исследовалось обтекание ветром одиночно рас-полокеиных непроницаемых тел и типовых зданий и сооружений, зеленых насаждений, а также групп зданий и яилых микрорайонов. На рис. 1-4 показаны некоторые результаты ЭГДА-моделирования обтекания воздушным потоком группы типое а зданий, сооружений и проницаемых зеленых насаждений. Качественный анализ такого рода моделей очень прост, так как линии тока определяют направление течения, а их густота характеризует скорость ветра.- При проектировании килого микрорайона, например, перемещением на рабочем поле моделей отдельных зданий или введением дополнитель-

II

.РисЛ. ВГДА-мслель о^гекашя 'ветром одиночного здания (тип.проект П2-03-7661

Рис.2. ЭРДД-ыодель обтекания ветром группы знаний; 1-3 - соответствуя)? тип,пр. 88-018/1.2; Ш5-0106с.66, 184-1666/1.

Ри.с.З. ЗГДА-модель обтекания ветром дБухрядлой полосы реленнх насадгешй.

¡рис.^4, ЭГДА-мо^ель обтекания участка типовой застройки . ТА,В,С - тип.проект» 88-018/1.2, Г05-0Г0бс.8б, 1В4-1665/П

к архитектурных элементов и форм, зеленых насаздений можно збиться желаемой картины ветрового режима, ликвидации застой-ж зон или участяоз с повышенной скоростью ветра.

Было проведено изучение картины линий тока на моделях не-эторых яилнх микрорайонов г.Ижевска» а именно студенческого го-эдка 1ШИ, микрорайонов А-8 и Ю-2 г,Ижевска.

В т р е т ,ь ей главе приведены результаты теоретического писания ветром-наземных сооружений и преград. С использовани-м современных представлений о физике пристенной турбулентнос-и разработана модель регулярной приземной турбулентности ат-осферы. При описании структуры пристенной области учтено ква-иперяодшеское взрывообразное разрушение структуры потока. При том процессе от поверхности во внешнюю область выбрасывается амздленная жидкость, а оттуда к степаэ сторгаятся ускорешше ихрэвыв образопшп1я. Выбросы представляют собой трехмерные воз-ущснш, возникающие случайным образом в пространстве и времени, ;о частота и скорость выбросов,.их характерный поперечный рааглер [рздставлкэг собой функции параметров осрздненного течения. 3 ютт ввбросов из подслоя происходит интенсивная генерация вто-)ич|ю8 турбулентности и диссипация турбулентной энергии.

В•структуре модели пограничного слоя вццелено две области: гбковлягйщийсй вязкий подслой и внешняя турбулентная область,

это показано на рис. 5. Сделаны допущения о характере течения в прийтешой облает::, согласно которым развитие вязкого под-;лоя иатлпо списать как ламинарное течение, на которое накладывается дополнительный градиент скорости, связанный с проникавщи-/п а подслой *гурбулентиши пульсация:«!. Процесс принимается квази-зтацяопариш, то есть проникающие пульсации статистически

однородны, а время разрушения подслоя пренебрежимо мало по ера: нению с временем развития подслоя.

В пределах развивающегося участка вязкого подслоя выражение для напряжения трения имеет вид

где Км, - турбулентная вязкость ; ~ дополнительный

градиент скорости в подслое; Ъ - координата по нормали к стенке; и - средняя продольная скорость.

Во внешней области турбулентного пограничного слоя

где КМ2 - эффективная вязкость;

турбулентная вязкость; б^ - толщина вязкого подслоя; - эффективная длина пути смешения.

Постелив условие максимальной гладкости профиля средней скорости в турбулентном пограничном слое, являющееся необходим условием устойчивости потока, проведено гладкое (до второй производной) сопряжение профилей средней скорости 1Р « ~~~

/ и«

в подслое и внешней области. В результате получены выражения для профилей скорости в виде

где Ц г Уи^Д? ,* - динамическая скорость; X - посто-

янная Кармана; В, .(т^ - постоянные интегрирования;

^г^и^/р » - толщина вязкого подслоя. Определяя значение

постоянных, получено окончательное выражение 1?13*|-2,37.«)*У , 0* 12,7

>1-^+5,1» Iм2»7

(в)

в использованием соотношений (5). Получено выражение для гео-зтрофиче.ской скорости ветра •

(7)

На рис. 6 показано сопоставление профиля скорости ветра, рассчитанного по формулам (5) с известными экспериментальными задними и классическими моделями Прандтля, Кармана и Ван-Дриста. <ороиее совпадение наблюдается в широком диапазоне высот, прак-сичэсяи перекрываидем реальные высоты зданий и сооружений город-;кой застройки. При этом расчетные соотношения (5) имеют то преимущество перед известными, что кривая профиля скорости не име-

;т излома в точке сопряжения на границе вязкого подслоя и сохра-

/

щет простоту двухслойной схеыы в сравнении с бесслойной схемой ¡ан-Дриста,

Для параметров обновления подслоя, нормировании соотвест-|ущиш масштабами, получены выражения

(8)

о

(9)

де Т„ - период обновления;

О * - толщина вытеснения;

О

стока;

■ скорость невозыущенного - число Рейнольдса,

п Я** /Х* *

ПСТЭрИ ИМПуЛ^Св. | п ~ " "

Рис. 5. Схема регулярного приземного «урбулентного сдоя атмосферы

Ряс.6. Сопоставление результатов Рис.7. Зависимость безрази

расчета профиля скорости с из- . периода обновления подслоя

вестшми экспериментальными- от числа-Рейнольдса /?е

данными и расчетами по различным 1-3 - соответствую?значен

моделям для течений в турбулент- & = 2}¿1;12,7; ¿1,9 ^

ном пограничном слое:- значки - экспериментальные

о - экспериментальные данные данные ЦАГИ . работ ;

- - -У5

траметр; =• Uc^/U*. Границей возмездно устойчивого вяз— joro течения определено значение í] р =21,1.

На рис. ? приведены результаты расчетов периода обновления гечения у поверхности п сопоставлении с экспериментальными дан-1ьш ЦАГИ, Наблюдается их вполне удовлетворительная корреляция ipn значении = 21,1.

С использованием критериев подобия Кармана и I ,

зоответствующих -крупномасштабным и мелкомасштабным пульсациям интервала диссипации, а также соотношений, полученных В.А.Нику-виным, определены выражения для профилей пульсационных скоростей и турбулентных напряжений в приземном турбулентном слое:

0,015f ,

и* Ч

= 0,039а-0,00062Д2 , ощ 1*12,7,

Uíf.

б.+ , (id

и* ~ Ч I3

iâ

Я \L ' (12)

1 2,5 32,6

Некоторые из результатов расчетов пульсационных характеристик показали на рис. 8 в сопоставлении с известим! эксперимен-?альнк.и данными, наблюдается их хорошая корреляция.

Разработанная недель регулярной приземной турбулентности лримэкена для описания обтекания зданий и сооружений ветром. :1а оно. 9 показана расчетная схема затопленной струи воздуха,

Рис. В. Сопоставление разул! расчета пульсационных хараяч ристик с иэ~естньш вксперш тальными данным»

(О 20 }0 40 '60 йц„ „ 3- % -1(\)

/ г

у/ > 4 т* 4 , 4 , ч , ^ е '''^СГ 1

Рис-9' ^Т^МЯиш Рис Л О* Схематичное представ ся с плоской поверхностью ше структуры турбулентного

потока при обтекании препятс прямоугольной форш

• <>

Рис Л Г. Схемы турбулентных течений у поверхностей с регулярной .шероховатостью: : а - плотная шероховатость; ^-нормальная шероховатость % > 1,5; 0 г- редкая " . шероховатость

бегающей под углом на плоский экран (стену здания). Из рас-отрения сил давления, действующих на стенку, получены выраяе-я для скоростей и толщин радиальных течений

.хг ёа + 21)

и! о ~

(13)

2 (? 5шсС ± СОЗсЛ 1Л» ^Ш^Г) (14)

. N Г 7,7 2/1 СОЙ* )

Исследована кинематика воздушного потока обтекающего зда-¡а в форме параллелепипеда. Получены выражения для скорости на )анице циркуляционной зоны и линии нулевой скорости:

Изучено влияние шероховатости.поверхности на структуру рлзвшого турбулентного слоя. Рассмотрено обтекание отдельных эепятствий (рис.10), которыми могут являться строительные 5ъск?ц, и регулярно расположенные элементы шероховатости рис. II), Исследовано влияние на пограшш-шй слой макрокеро-ззотастей и ' рзльефа местности. Полутени выражения для про-«чя средней скорости при различны): видах а«роховатости. Неко-э^гз из результатов расчетов прздетавлени на рис. 12-13.

Для границы застойной зоны при обтекании уступа получено отношение

^ и V J , (Г7)

;рс;р:!ль екоростк внутри постойной зоны описан выражением

Уж

20 <0

о

/

У г

(д.

ги*

II и,

10 10 о

/

/

5 Ш-

Рис.12, Профили скорости при Течении воздуха у поверхностей с плотной шероховатостью ' 1-3 соответствует рк » 0,10,100, отриховка - обобщение известных экспериментальных данных

Рис.13, Профили скорости прр течении воздуха'на поверхнос |>«уля|ной нормальной гаерохс

1-3 соответствуют ¡>к * 0»]

Рис. 14. Схема ветрового пекима на.участке территории ' ' г°1кевс<с! застр0^ш (микрорайон-Ст.Аэропорт,

<

Рассмотрено обтекание ветром полосы зеленых насаждений с равномерной по высоте воздухопроницаемость», получены расчетные юрыулы для скорости ветра за полосой.

Исследованы процессы тепломассообмена при обтекании зданий и сооружений. Для описания турбулентной диффузии примеси применена схема 4~х этапного развития диффузионного пограничного слоя. Найдены новые соотношения для описания профилей концентрации и температуры в приземном турбулентном слое и коэффициента теплоотдачи от стенки здания.

НвтЗ^р а я глава посвящена описанию лабораторных и натурных исследований архитектурно-строительных задач улучшения аэрации населенных мест. Здесь также приведено описание особенностей Природно-климатических условий, рельефа местности и принципы районной планировки г.'Ижевска. Лабораторныо исследования проводились на макетах зданий, сооружений и микрорайонов, разработанных и изготовленных в кабинете архитектуры инженерно-строительного факультета ИШ и мастерской № I института "Удмуртгражданлроект" (р.Яж&вск) по заданию Архитектурно-планировочного управления р.&евска. На первом этапе макеты обклеивались шелковинками, обдувались воздухом и фотографировались, затеи прорисовывалась сх«зыа ветрового реяима. На втором этапе исследования проводились на еэродтшитеской трубе кафедры архитектуры Челябинского по-яитехнпчзского института, Скорости в отдельных точках макетов измерялись термоанемометрами. Некоторые из результатов этих исследований показаны на рис, 15,,

Натурные экспериментальные исследования ветрового микроклимата выполнены в различных жилых микрорайонах г.Ижевска. Иссле-дозалось распределение илотах воздушных течений внутри замкнутых и полузамкнутых дворовых пространств. Одна из типичных картин ветрового режима приведена на рис. 14. Проведенные иссле-

Рис. 15. Схема аэрационного режима макета микрорайона 13-2

дования'позволяют выдать рекомендации по изменению архитектурно-планировочных решений. Выводы:

1. Методами ламинарной и электрогидродинамических аналоги проведены исследования обтекания групп зданий, сооружений и эел! ных насаждений воздушным потоком.

2. Разработана полуэмпирическая модель обтекания ветром проницаеи.'х зеленых насаждений.

3. Построена модель регулярной приземной турбулентности , получены новые выражения для описания поля скоростей и турбулен1

ной диф<$узии пассивной примеси, теплообмена в потоке ветра.

4. Исследовано влияние гипер- и макрошероховетости поверхности на структуру приземного турбулентного слоя.

5. Предложены способы управления пограничным слоем с целью снижения тепло- и массообмена с использованием зеленых насадпе-ний и гибких поверхностей.

6. Проведены лабораторные аэродинамические исследования обтекания ветром макетов типовых зданий и микрорайонов, натурные исследования ветрового режима на участках новой застройки и в старых микрорайонах г.Ижевска, в результате чего разработаны практические рекомендации, которое используются при проектировании и выработке архитектурно-планировочных решений для жилых микрорайонов г.Ижевска.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Синицына U.E. Моделирование обтекания ветровым потоком зеленых населений// Гидрогазодинамика течений с тепломассообменом

- - Вып.2. - Ижевск,1988. - С.12-18. - (Межвуз.сб.научн.тр./ИМИ).

2. Синицына И.Е., Никулин В.А. Моделирование воздействия ветровой струи на плоскую стенку. - Там же. C.I04-II2.

3. Kikulln V.A., Sinitaina Г.Е. Turbulent heat exchanqe in flows with hydrodynamiccaly active additives// Book of Abstracts Submitted by Soviet Authors (24 - 27 May, 1988).-Minsk, 1988, 3. ЮЗ-Ю4.

4. Синицына И.Е. Моделирование воздействия ветровых нагрузок на жилые застройки // Тез .докл. FHTK "Молодежь Удмуртии - ускорение научно-технического прогресса" f ИМ. - Ижевск, 1987.-C.I27.

5. Синицына И.Е., Никулин В.А. Моделирование воздействия ветра на здания и сооружения // Тез.докл. ЗНТК "Мат.моделир. в инж. практике" (4-6 мая Г988 ).- Ижевск, 1988. - C.I25-I26.

6. Никулин В.А., Синицына И.Е. Математическое моделирование процессов тепло- и массообмена в пристенной турбулентности. // Там. жо. - С.113.

7. Синицына И.Е., Никулин В.А, Теоретическое моделирование обтекания .-зданий и сооружений ветром / ИМИ. - Ижевск, 1989,26 с. - Р^к.деп. в ВИНИТИ 24.02.84 № I238-B89.

8. Синицына И.Е., Никулин В.А. Моделирование обтекания ветром зеленых населений / ИМИ. - Ияевск, 1989. - 15 с,- Рук.деп. в ВИНИТИ 15.05.89 № I390-B89.

9. Никулин В.А., Синицына И,Е. Модель турбулентной диффузии в пристенных течениях с регулярной внутренней структурой //

Тез.докл. УП FHTK "Повыл, эффект, и совершенств.проц. и алпар. хим.произв." - Львов, 1988. - С.59.

10. Nikulin V.A., Sinitsint! I.E. Regular wall turbulence model of fluid with loeistence reduction additives//Proo.II JUTAM Symp. of Str. of Turbulence and Drag Reduction, Swt tzeland, Zurich,(25-28 July I9Q9) -28/PPS/89.- 3S - /Reprint/.

11. Siniteina I.E., Nikulin V.A. Turbulence friction, heat and mass transfer reduction due to coherent structures near rough and elastically deformable aurfaces//5hat is-3S.~/Seprint/.

12. Синицына И.Е., Никулин В.А. Моделирование, распространения загрязняющих примесей у поверхности земли // Теэ.докл. ЙШК "Человек и окрукащая среда** (31.05.1939).- Ижевск, 1989,-С.127-128.

13. Синицына Й.Е, Аэродинамические лабораторные и натурные исследования ветрового микроклимата в жилых микрорайонах

г.Ижевска // Там же. - С.118-119.

14. Синицына И.Е., Чурина Т.С. ЭГДА-моделирование обтекания ветра* зданий, сооружений, зеленых насаадений//Там же.-С. 120-121.

Всего: 24 наименования» в том числе статьи, тезисы докладов, отчеты й методические труды,

Заказ Т.100. Объем I уч.-изд.л. Бесплатно.

Ротапринт ИМИ