Аэродинамическая характеристика здания

При обтекании здания ветровым воздушным потоком за ним образуется застойная зона отрывного течения, называемая зоной аэродинамического следа. Над этой зоной, вследствие некоторого поджатия, воздушный поток приобретает несколько большую скорость, чем скорость ветра, что вызывает эжектирование воздуха с заветренной стороны здания. В результате за зданием создаётся разрежение с образованием вихрей, движущихся по замкнутым траекториям и образующих застойную зону.

Обтекание здания воздушным потоком:

1 – здание; 2 – зона избыточного давления; 3 – граница влияния здания на воздушный поток; 4 – поджатие воздушного потока; 5 – граница зоны аэродинамического следа; 6 – зона разрежения и вихревого движения воздуха.С наветренной стороны впереди здания образуется зона вихревой циркуляции с повышенным давлением, в которой постоянно происходит обмен воздуха и вихреобразный уход его на заветренную сторону здания. При определённой скорости ветра характеристикой величины давления в отдельных точках внешней поверхности здания служит аэродинамический коэффициент. Он представляет собой отношение стат. давления в данной точке поверхности к динам. давлению ветра, т.е. , где – скорость ветра, м/с, – плотность наружного воздуха, кг/м³.Следовательно, статическое давление в любой точке поверхности здания будет (Па) . Значения аэродинамических коэффициентов для зданий различной конфигурации определяют экспериментальным путём на моделях, обдуваемых в аэродинамической трубе. При этом измеряют динамическое давление набегающего потока воздуха и статическое давление его в различных точках поверхности модели, затем вычисляют значения аэродинамических коэффициентов. Для зданий простой формы в виде параллелепипеда на наветренном фасаде , а на заветренном фасаде .

9 .Эпюры давления при действии на здание только гравитац. сил

За условный нуль принята точка с минимальным давлением воздуха.

Эпюры давления при отсутствии ветра и действии на здание только гравитационных сил показаны на рис. В этом случае скорость ветра принято постоянной по высоте здания. При таких условиях в здании действуют избыточное относительно условного нуля внутреннее статическое давление 1 и аэростатическое давление 2, суммарная эпюра которых имеет вид трапеции с верхним основанием и нижним . Снаружи здания действует аэростатическое давление 3, эпюра его имеет вид прямоугольного треугольника с основанием . Поскольку внутреннее и наружное давления направлены противоположно друг к другу, то при вычитании эпюры внутреннего аэростатического давления 2 из каждой эпюры наружного аэростатического давления 3 получим с обеих сторон здания эпюры результативного наружного аэростатического давления в виде двух заштрихованных прямоугольных треугольников 4. В итоге оставшиеся заштрихованная эпюра внутреннего давления 1 с основанием и эпюры заштрихованных треугольников 4 с основанием и являются расчётными эпюрами избыточного давления при действии только гравитационных сил.

Разность плотностей наружного и внутреннего воздуха приближённо определяют по формуле .

Если совместить расчетные эпюры 1 и 4 противодействующих внутреннего и наружного избыточных давлений, то получим результирующую эпюру давлений 5 в виде двух прямоугольных треугольников с верхним основанием и нижним . При этом нижняя часть эпюры имеет знак плюс, а верхняя – знак минус. Между ними на уровне избыточное давление равно нулю.Горизонтальную плоскость 6, проведенную через точку А, в которой разность наружного и внутреннего давлений равна нулю, называют нейтральной зоной.

Через отверстия в наружных ограждениях, находящихся ниже нейтральной зоны, наружный воздух будет входить в здание, а через отверстия, расположенные выше её, внутренний воздух будет из него выходить.