Анкета автора(ов)
| Фамилия, имя, отчество, учёная степень, звание, должность. Полное и сокращённое наименование организации, адрес организации. | Солодова Евгения Эдуардовна инженер-проектировщик по системам отопления и вентиляции Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript ГК «Fortex» ООО «Современное проектирование» Адрес организации: 420034, Россия, г. Казань, ул. Сулеймановой, д. 3 |
| Название статьи. | Особенности численного моделирования течений в Z-образных отводах систем вентиляции и кондиционирования зданий и сооружений |
| Аннотация. | Постановка задачи. При расчете систем вентиляции основную сложность представляет определение сопротивления фасонных деталей, образующих комбинацию из двух и более элементов. В случае близкого расположения друг к другу двух отводов на 90° возможна Z-образная конфигурация узла. Гидравлическое сопротивление, которого не равно сумме сопротивлений отдельных отводов, в значительной мере, определяется расстоянием между ними. Интерес представляет их моделирование в ранее неисследованной трехмерной постановке. Цель работы – проведение численных экспериментов с помощью комплекса вычислительной гидродинамики AnsysFluent для выбора наиболее оптимальной структуры расчетной сетки, корректного выбора параметров численного алгоритма, настройки опций модели турбулентности, контроля процесса сходимости решения для задач о течении потока воздуха в воздуховоде прямоугольного сечения с фасонным элементом в форме «острого» Z-образного отвода. Результаты. В результате проверки нестационарной постановки задачи показано, что получающееся при этом отличие от известных экспериментальных значений коэффициента местного сопротивления составляет порядка 5?20 %, для стационарной постановки – 1?5 %. В качестве модели турбулентности доказана пригодность «стандартной» k-? модели турбулентности с «расширенным пристеночным моделированием». Для граничных условий выбор равномерного и развитого профиля скорости на входной границе, а также задание интенсивности турбулентности и относительной турбулентной вязкости вместо кинетической энергии и диссипации приводит к одинаковому результату – отличие коэффициента местного сопротивления от справочных данных не более 5-10 %. Выводы. Значимость полученных результатов для строительной отрасли состоит в разработке «численной схемы» решения для проведения исследований течений в каналах со сложными узлами из фасонных элементов, которая позволяет определить очертания вихревых зон и разрабатывать аэродинамически усовершенствованные конструкции подобных фасонных элементов систем вентиляции. |
| Ключевые слова. | численные методы, модель турбулентности, нестационарность, коэффициент местного сопротивления, Z-отвод, вентиляционный канал. |
| First name, Middle name, Last name, Scientific degree, Scientific rank, Current position. Full and brief name of the organization, The organization address. | Solodova Evgeniya Eduardovna design engineer of heating and ventilation systems Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript GC «Fortex» LTD «Sovremennoe proectirovanie» The organization address: 420034, Russia, Kazan, Suleymanov st., 3 |
| Title of the article | Features of flows numerical modelling in Z-shaped elbows of ventilation and air conditioning systems of buildings and structures |
| Abstract. | Problem statement. When developing ventilation systems, the main difficulty lies in determining the resistance of shaped parts connected in a combination of two or more elements. If two consecutive 90° elbows are located close, a Z-shaped configuration of the unit is possible. The hydraulic resistance of such a node is not equal to the sum of the resistances of the individual components and largely depends on the distance between them. To conduct their modelling in a previously unexplored three-dimensional setting is of interest. The purpose of the research is to conduct numerical studies using the computational fluid dynamics complex AnsysFluent to select the most optimal structure of the computational grid, parameters of the numerical scheme, configure the turbulence model options, control the convergence process of the solution for the problems of airflow in a rectangular duct with a shaped element in the form of a «sharp» Z-shaped elbow. Results. As a result of checking the non-stationary formulation of the problem, it is showed that the difference from the known experimental values of the local resistance coefficient is about 5-20 %, for the stationary formulation – 1?5 %. As a model of turbulence, the «standard» k-? model of turbulence with «enhanced wall treatment» is proved to be suitable. For boundary conditions, the choice of a uniform and developed velocity profile at the input boundary, as well as setting the turbulence intensity and relative turbulent viscosity instead of kinetic energy and dissipation, leads to the same result – the difference between the local resistance coefficient and the reference data is no more than 5-10 %. Conclusions. The significance of the results for the construction industry is in the development of a «numerical scheme» of the solution for studies of flows in channels with complex units of shaped elements, which allows to determine the shape of the vortex zones and to develop aerodynamically improved designs of such shaped elements of ventilation systems. |
| Keywords. | numerical methods, turbulence model, non-stationary, local resistance coefficient, Z-shaped elbow, ventilation channel. |
| Для цитирования: | Солодова Е. Э. Особенности численного моделирования течений в Z-образных отводах систем вентиляции и кондиционирования зданий и сооружений // Известия КГАСУ. 2021. № 1 (55). С. 71–84. DOI: 10.52409/20731523_2021_1_71. |
| For citations: | Solodova E. E. Features of flows numerical modeling of Z-shaped elbows of ventilation and air conditioning systems of buildings and structures // Izvestiya KGASU. 2021. № 1 (55). Р. 71–84. DOI: 10.52409/20731523_2021_1_71. |
