Копилов Олексій Євгенович. Аеродинамічна інтерференція систем висотних будівель і споруд циліндричної форми : дис... канд. техн. наук: 05.23.01 / Національний ун-т "Львівська політехніка". - Л., 2005.
Анотація до роботи:
Копилов О.Є. Аеродинамічна інтерференція систем висотних будівель і споруд циліндричної форми. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.23.01 – Будівельні конструкції, будівлі та споруди. – Національний університет “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України, Львів, 2005.
У дисертації досліджено вплив аеродинамічної інтерференції на вітрове навантаження, що діє на висотні будівлі та споруди циліндричної форми.
Досліджувалися поміщені у потік групи двох, трьох, чотирьох колових циліндрів. Експериментальні дослідження охоплювали поверхневу візуалізацію у гідродинамічному каналі, а також вимірювання розкладів тисків на поверхнях моделей та в їхньому сліді в аеродинамічній трубі. У роботі запропоновано авторську методику виконання аеродинамічних досліджень, придатну для потреб сучасного будівництва. Наведено експериментально одержані значення основних аеродинамічних коефіцієнтів (коефіцієнта аеродинамічного опору, бічної аеродинамічної сили та числа Струхаля), необхідних для розрахунку груп висотних будівель і споруд циліндричної форми на дію вітру.
В роботі описано новий метод активного керування аеродинамічним слідом, який виникає за поодиноким коловим циліндром. Метод полягає у зміні циркуляції потоку навколо циліндра, що досягалося випорскуванням з поверхні циліндра струменів газу із заданою частотою.
На основі аналізу та синтезу праць попередників і власного досвіду розроблено методику виконання аеродинамічних досліджень, придатну для потреб сучасного будівництва.
Доведено доцільність поєднання виконання експериментів у гідроканалі та у аеродинамічній трубі.
Штучне збільшення турбуленції напливу повітря в аеродинамічній трубі (до 6%) дало змогу одержати коефіцієнти аеродинамічного опору у критичній області числа Рейнольдса, що робить можливим застосування отриманих результатів як під час проектування натурних об’єктів, так і у разі розв’язання теоретичних задач.
Експериментально одержано необхідні для розрахунку висотних споруд колового перерізу значення коефіцієнтів аеродинамічного опору Сх (як для системи загалом, так і для окремих елементів), бічної аеродинамічної сили Су та числа Струхаля St для систем двох, трьох, чотирьох колових циліндрів.
Отримано залежності, за допомогою яких можна знайти значення коефіцієнта аеродинамічного опору систем двох, трьох, чотирьох колових циліндрів враховуючи відстані між елементами та напрямок кута атаки повітря.
Результати досліджень свідчать, що значення аеродинамічних коефіцієнтів, отримані для груп колових циліндрів загалом будуть істотно (іноді до 100%), відрізнятися від коефіцієнтів, одержаних для окремих циліндрів. Тому додавання аеродинамічних коефіцієнтів поодиноких циліндрів для розрахунку значень аеродинамічних коефіцієнтів системи загалом є неприпустимим.
Досліджено вплив присутності циліндра з шорсткою поверхнею (обладнаного турбулізатором) на значення аеродинамічних коефіцієнтів сусідніх елементів системи. Змінюючи геометрію розміщення шорсткого циліндра в просторі та відстані між стінками елементів, можна змінити коефіцієнти аеродинамічного опору сусідніх елементів до 40%.
На підставі аналізу результатів, одержаних в аеродинамічній трубі та гідродинамічному каналі, описано механізм аеродинамічної інтерференції, яка виникає під час опливання систем з двох, трьох, чотирьох колових циліндрів.
Одержані результати можуть бути застосовані для тестування програмного забезпечення, яке моделює опливання вітровим потоком будівель і споруд.
Розроблено новий активний метод зменшення вітрового навантаження, що діє на висотні споруди циліндричної форми, який полягає у зміні циркуляції опливання навколо поверхні циліндра.
Результати перевірки ефективності роботи запропонованого методу виконані у гідроканалі довели, що застосування пульсатору дає змогу істотно змінити аеродинамічне навантаження висотних споруд циліндричної форми: зменшити до 70% ширину аеродинамічної стежки, вдвічі скоротити її довжину та ліквідувати зону відривання вихорів.
Розроблено рекомендації із розрахунку на дію вітрового навантаження будівель і споруд циліндричної форми.
Публікації автора:
Основні положення дисертації опубліковано у виданнях, які відповідають переліку ВАК України:
Кінаш Р.І., Копилов О.Є. Аеродинамічні дослідження чотирьох колових циліндрів // Вісник НУ "Львівська політехніка" "Теорія і практика будівництва". - 2004. - № 495. - С.88-92.
Кінаш Р.І., Коваленко В.А., Копилов О.Є. Експериментальні дослідження числа Струхаля для поодинокого циліндра круглого перерізу // Вісник ДонДАБА “Вплив вітру на будівлі та споруди”. – 2001.- Т.1, 4(29). - С.118-122.
Кінаш Р.І., Копилов О.Є. Аеродинамічні дослідження тандему з двох колових циліндрів //Вісник НУ "ЛП" "Теорія і практика будівництва". – 2002. - №441 - С.85-94.
Кінаш Р.І., Копилов О.Є. Методи гасіння коливань димарів викликаних відриванням вихорів типу Бенарда-Кармана // Вісник ДДАБА “Будівельні конструкції, будівлі та споруди”. - 2003. - 2003-2(39) - С.39-45.
Кінаш Р.І., Копилов О.Є. Порівняльний аналіз норм проектування висотних споруд на дію вітру // Журнал ДонДАБА «Металеві конструкції». - Т. 4, вип. 1. - 2001. - С. 31-43.
Кінаш Р.І., Стасюк М.І., Копилов О.Є. Аналіз аеродинамічних досліджень колових циліндрів // Вісник ДонДАБА “Будівельні конструкції,будівлі та споруди”. Том 1, 2001-5(30), 2001. – С.70-78.
Кінаш Р.І., Копилов О.Є. Візуалізація явища гідродинамічної інтерференції під час опливання в’язки колових циліндрів. Вісник НУ "ЛП" "Теорія і практика будівництва". №520, 2005. – С.97-101.
Праці, які додатково відображають результати досліджень:
Кінаш Р.І., Копилов О.Є. Визначення коефіцієнта аеродинамічного опору колових циліндрів // Металлические конструкции: вигляд в прошлое и будущее. Сборник докладов VIII Украинской научно-технической конференции. Часть 2. – К.: Сталь, 2004 – С.401-406.
Вітковський М., Войчеховський Я., Копилов О. Метод пульсуючих струменів для активного керування аеродинамічним слідом // Proc. International Conf. Theoretical Foundations of Civil Engineering. The 13 Polish-Ukrainian Transactions. - Dnipropetrovs’k – Warsaw. - 2005. - P.661-668.
Копилов О.Є. До питання аеродинамічної інтерференції моделей висотних споруд циліндричної форми // Перспективні напрямки проектування житлових та громадських будівель. Спеціальний випуск. Тенденції в архітектурі та будівництві. –2003. – С. 198-199.
Копилов О.Є., Кінаш Р.І. Проблеми розрахунку на дію вітру висотних споруд циліндричної форми // Матеріали міжнародної наукової конференції студентів, аспірантів, молодих вчених. Вісник ДонДАБА. –2002. - Т.1, 2002-3-(34). – с.27-29.
R., O., J., J.A. // Materiaіy IV Sympozjum “Wpіywy rodowiskowe na budowle i ludzi - obci№їenia, oddziaіywania, interakcje, dyskomfort”. - Krakуw, Lublin, Susiec (Poland). - 2004. - S. 39-42.
Kopylov O., Wojciechowski J. Aerodynamic interference of a set of circular cylinders // Proc. The Fourth European & African Conference on Wind Engineering. - Prague (Czech Republic). - 2005. - P.182-183.
O., J. Hydrodynamiczna interferencja wiazki walcow kolowych // XVI Krajowa Konferencja Mechaniki Plynow. Streszczenia referatow. – Waplewo (Poland). - 2004. - S.37-38.
О. // Materialy IV Sympozjum “Wpіywy rodowiskowe na budowle i ludzi - obci№їenia, oddziaіywania, interakcje, dyskomfort” - Krakуw, Lublin, Susiec (Poland).- 2004. - S.43-48.
Kopyіow O., Witkowski M., Wojciechowski J. Pomiary oporu Aerodynamicznego zespoіu dwуch cylindrуw i rozkіadуw cinienia na ciankach elementуw zespoіu // Theoretical Foundations of Civil Engineering. The 13 Polish-Ukrainian Transactions. - Dnipropetrovs’k – Warsaw - 2005. - P.669-676.
Особистий внесок автора у публікаціях. У всіх працях виготовлення моделей, виконання експериментальних досліджень, обробка та аналіз результатів досліджень належить автору.
