Анкета автора(ов)
| Фамилия, имя, отчество, учёная степень, звание, должность. Полное и сокращённое наименование организации, адрес организации. | Гумеров Анвар Василович, кандидат технических наук, доцент, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация. Е-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0002-4547-8839 |
| Название статьи. | Численные расчеты коэффициентов сил прямоугольных цилиндров для учета ветровых нагрузок |
| Аннотация. | Постановка задачи. Учёт ветровых нагрузок при проектировании высотных сооружений и объектов является основной задачей в общем объеме проектных работ. Расчёт ветровых воздействий на навесные фасадные системы остается также непростой задачей и по настоящее время. Это в первую очередь касается выбора креплений для таких фасадов, где требуется правильно рассчитать ветровые нагрузки. Цель статьи – численные исследования с использованием модели турбулентности при расчетах коэффициентов лобового сопротивления, поперечной силы и частоты срывов вихрей у прямоугольных цилиндров с разным соотношением сторон. Для этого были поставлены следующие задачи: обзор опубликованных работ по этой теме, на основе анализа опубликованных работ выбор наиболее подходящей модели турбулентности, проведение численных расчетов и сравнение с имеющимися экспериментальными результатами. Результаты. Проведены численные расчеты с использованием модели турбулентности k-e Realizable при скоростях набегающего потока соответствующему числу Рейнольдса 2*10 5. Получены зависимости коэффициентов лобового сопротивления, поперечной силы и числа Струхаля от соотношения сторон прямоугольных цилиндров. Выполнено сравнение полученных результатов с имеющимися экспериментальными данными. Для квадратного сечения приведено распределение коэффициента давления по его контуру при максимальной поперечной силе, делается сравнение осредненного коэффициента давления с имеющимися численными и экспериментальными данными. Приведена картина положения вихревых структур в следе за прямоугольникам. Полученные численными расчетами аэродинамические характеристики различных прямоугольных призм показали в целом удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными. Выводы. Значимость полученных результатов для строительной отрасли состоит в возможности применять модель турбулентности k-e Realizable в расчетах ветровых нагрузок зданий, сооружений и элементов конструкций прямоугольного поперечного сечения. |
| Ключевые слова. | обтекание прямоугольного цилиндра, моделирование обтекания прямоугольной призмы, модель турбулентности k-e Realizable, ветровая нагрузка |
| First name, Middle name, Last name, Scientific degree, Scientific rank, Current position. Full and brief name of the organization, The organization address. | Anvar V. Gumerov, candidate of technical sciences, associate professor, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation Е-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0002-4547-8839 |
| Title of the article | Numerical calculations of force coefficients of rectangular cylinders to consider wind loads |
| Abstract. | blem statement. Taking into account wind loads in the design of high-rise structures and facilities is the main task in the total volume of design work. The calculation of wind impacts on hinged facade systems also remains a difficult task to this day. This primarily concerns the choice of fasteners for such facades, where it is required to calculate wind loads correctly. The purpose of the article is numerical studies using the turbulence model in calculating the coefficients of drag, transverse force and frequency of vortex disruptions in rectangular cylinders with different aspect ratios. To do this, the following tasks were set: a review of published works on this topic based on the analysis of published works, the selection of the most appropriate turbulence model, numerical calculations and comparison with available experimental results Results. Numerical calculations have been performed using the k-e Realizable turbulence model at incoming flow velocities corresponding to the Reynolds number 2*105. The dependences of the coefficients of drag, transverse force and the Strouhal number on the aspect ratio of rectangular cylinders are obtained. The obtained results are compared with the available experimental data. For a square section, the distribution of the pressure coefficient along its contour at maximum transverse force is given, and the average pressure coefficient is compared with available numerical and experimental data. A picture of the position of vortex structures in the wake of rectangles is given. The aerodynamic characteristics of various rectangular prisms obtained by numerical calculations showed generally good convergence with experimental data. Conclusions. The significance of the results obtained for the construction industry lies in the possibility of using the k-e Realizable turbulence model in calculations of wind loads of buildings, structures and structural elements of rectangular cross-section. |
| Keywords. | flow around a rectangular cylinder, simulation of flow around a rectangular prism, turbulence model k-e, wind load |
| Для цитирования: | Гумеров А.В. Численные расчеты коэффициентов сил прямоугольных цилиндров для учета ветровых нагрузок // Известия КГАСУ. 2024. №3(69) С.77-87. |
| For citations: | Gumerov A.V. Numerical calculations of force coefficients of rectangular cylinders to consider wind loads // Izvestiya KGASU. 2024. №3(69) P.77-87. |
