Автоматизация численного алгоритма для определения снеговых нагрузок на здания и сооружения
Программные продукты: ANSYS Fluent, UDF, ANSYS ACT
Отрасли: Строительство

Специалисты АО «СимуЛабс» усовершенствовали численный алгоритм для определения снеговых нагрузок c использованием газодинамических пакетов ANSYS, Inc. и провели работы по автоматизации расчетного процесса на базе технологий ANSYS ACT. При разработке вычислительного алгоритма был учтен накопленный ранее опыт наших коллег из МГСУ и финской компании Process Flow по моделированию процессов снегопереноса и снегоотложения с использованием методов вычислительной гидродинамики.

Новый алгоритм включает дополнительные улучшения и процедуры для повышения его численной устойчивости при больших деформациях сетки (и появлении вырожденных элементов) и решении задачи в распределенном режиме.

Первые попытки использовать технологии численного моделирования для расчета снеговых нагрузок были предприняты еще в начале 90-х годов. В этот период времени шло активное строительство гражданских и промышленных объектов в высокогорных районах Норвегии и Франции, для которых была характерна повышенная вероятность схода лавин с соответствующими катастрофическими последствиями. Натурные эксперименты в силу объективных ограничений не могли дать точные прогнозы по оценке вероятных мест схода лавин, и результаты, получаемые на этих моделях, невозможно было экстраполировать на полноразмерные объекты.

В 1998 году французский ученый Naaim опубликовал работу (Numerical simulation of drifting snow: erosion and deposition models, Annals of Glaciology 26, 191-196.), которая стала основой для разработки современных моделей снегопереноса и снегоотложения. Для моделирования массообмена между воздухом и снегом Naaim предложил «эрозионную» модель, в которой процесс массобмена зависит от характеристик турбулентности основного потока воздуха, а также от критической скорости потока (соответствующей началу переноса частиц снега) и локальной концентрации снега.

В 2008 году норвежский ученый Thiis (Measurements and Numerical Simulation of Development of Snow Drifts on Curved Roofs”, Snow Engineering IV, Whistler, BC, Canada, ECI.) модифицировал модель, предложенную Naaim, и на основе модифицированного алгоритма провел полномасштабые численные и экспериментальные исследования процессов снегоотлажения и снегопереноса вблизи одиночных строений. Все расчеты проводились в двумерной нестационарной постановке.

На каждом временном шаге нестационарной задачи расчетная сетка деформировалась в соответствии с предопределёнными условиями. Перемещение узлов сетки позволяло отслеживать изменение топологии снежного покрова во времени. Изменение высоты снежного покрова вычислялось как отношение результирующего потока снега (разница между потоком уноса и потоком осаждения) к объемной плотности снега.

Разработанный специалистами АО «СимуЛабс» вычислительный алгоритм был протестирован на нескольких типовых строительных объектах, для которых доступны данные натурных исследований. Результаты тестирования показали хорошую корреляцию с экспериментальными замерами высоты снежного покрова в различные моменты времени.

 

С уважением, Директор АО «СимуЛабс»,

Хитрых Денис Петрович


Результаты численного расчета процесса снегоотложения в ANSYS Fluent.

CAD-модель исследуемого объекта (производственный склад).

Производственный склад по адресу ул. Суздальская, д. 48.

Результаты расчета аэродинамики здания в ANSYS Fluent.

Разрушение здания под действием снеговой нагрузки.


Ключевые слова: Нагрузки на здания и сооружения, снеговая нагрузка, строительство, кастомизация, пользовательское программирование
Все проекты

Похожие проекты

Русификация графического интерфейса ANSYS Mechanical
SimuLabs LMA - независимый мониторинг сервера лицензий ...
SimuLabs Copter Wizard: Automation, integration and cou...

 
 
Контактная информация

111672, г. Москва,
ул. Суздальская, д. 46,
офис 203

Тел. : +7 (495) 646-56-77