Барилгад зориулсан хил давхаргын салхин хонгилын туршилт

Салхи барилга руу жигд урсгалаар ирдэггүй. Энэ нь агаар мандлын хил давхарга (boundary layer) хэлбэрээр ирдэг: газрын гадаргатай ойр хэсэгтээ удаан, өндөрсөх тусам хурдан, бүх түвшиндээ турбулент байдалтай, мөн салхины өөдөөс байрлах бүх зүйлд хэдийнээ саад болсон байдаг. Хил давхаргын салхин хонгил (BLWT) нь үүнийг дуурайлган үүсгэх зорилготой бөгөөд ингэснээр цамхгийн загвар нь бодит бүтэц дээр ирэх салхитай ойролцоо нөхцөлийг мэдэрдэг.

Энэ нь нисэхийн туршилтаас өөр салбар юм. Аэродинамикт урсгалыг цэвэр байлгахын тулд шаргуу ажилладаг бол салхины инженерчлэлд түүнийг зөв "бохир" (саадтай) болгохын тулд ажилладаг.

1. Стандарт кодууд яагаад үргэлж хангалттай байдаггүй вэ

Загварын кодууд нь стандарт газар нутаг дахь ердийн хэлбэрүүдэд найдвартай салхины ачааллыг өгдөг. Орчин үеийн архитектур нь ихэвчлэн аль нь ч биш байдаг. Нарийссан болон мушгирсан цамхгууд, нээлттэй индрийн түвшнүүд, том консолууд, урт алгасалтай дээвэр болон зэргэлдээх өндөр барилгуудын шигүү бөөгнөрөл зэрэг нь кодын томьёог тохируулсан геометрээс гадуур байдаг.

Кодууд үүнийг хүлээн зөвшөөрдөг: салхин хонгилын процедур нь Хойд Америкт ASCE 7, Европт EN 1991-1-4 зэрэг томоохон тогтолцоонд хүлээн зөвшөөрөгдсөн өөр нэг арга зам бөгөөд хүснэгтээр тодорхойлох боломжгүй загварыг батлах цорын ганц арга нь ихэвчлэн туршилт байдаг.

Арилжааны логик нь ихэвчлэн техникийнхээс илүү энгийн байдаг. Өвөрмөц цамхаг дээрх кодод суурилсан ачаалал нь консерватив байх хандлагатай бөгөөд энэхүү консерватив байдлын төлөөсийг барилгын нийт өндрийн дагуух ган, бетоноор төлдөг. Загварын ачааллыг бууруулдаг туршилт нь бүтцийн зардлаар өөрийгөө хэд дахин нөхөх боломжтой. Заримдаа эсрэгээрээ эргэж, кодод хэзээ ч тусгагдаагүй ачааллын тохиолдлыг илрүүлдэг бөгөөд энэ нь хамаагүй илүү үнэ цэнтэй юм.

2. BLWT юугаараа ялгаатай вэ

Урт хурд авах зай. Загварын өмнө урсгал хөгжүүлэх хэсэг байрладаг бөгөөд үүнд шон, хаалт, барзгар гадаргуугийн элементүүд багтах ба тэдгээрийн үүрэг нь зөв профиль бүхий турбулент хил давхаргыг үүсгэх явдал юм. Тийм ч учраас BLWT-ийн туршилтын хэсэг урт байдаг: агаар мандлыг дахин бүрдүүлэхэд зай шаардлагатай.

Зөвхөн хурд бус, тохирсон профилиуд. Симуляци нь өндрөөс хамаарсан дундаж хурдны профиль, турбулентын эрчмийн профиль, турбулентын интеграл уртын хуваарь зэргийг зорилтот газар нутгийн ангилалд нийцүүлэн гаргах ёстой. Дундаж хурдыг зөв, харин турбулент байдлыг буруу тооцоолох нь итгэлтэй боловч буруу хариуг гаргадаг.

Геометрийн масштаб. Барилгын загваруудыг ихэвчлэн жижиг масштабаар бүтээдэг бөгөөд салхин хонгилын хэмжээ болон зорилтоос хамааран 1:200-аас 1:500-ийн хооронд байх нь түгээмэл бөгөөд хурд болон хугацааны масштаб нь геометрийн масштабаас хамаардаг. Хугацааны масштаб нь салхин хонгил дахь хэдэн минутын туршилтыг бодит хэмжээний нэг цагийн шуургатай тэнцүүлэх боломжийг олгодог.

Орчин тойрон нь загварын нэг хэсэг юм. Тодорхой радиус хүртэлх зэргэлдээх барилгуудын ойролцоох загвар нь судлагдаж буй бүтцийн хамт эргэдэг тавцан дээр байрлаж, салхины чиглэлийн дагуу эргэдэг, учир нь зэргэлдээх цамхгаас үүсэх нөлөөлөл нь ачаалалд давамгайлах боломжтой байдаг.

3. Туршилтын үндсэн төрлүүд

Хатуу даралтын загвар. Фасадын дагуух олон зуун даралт хэмжигч цэгүүдээс өндөр давтамжтайгаар дээж авдаг. Энэ нь өнгөлгөөний даралтыг (шилэн хийцийн үзүүлэлтийг тодорхойлдог булан болон ирмэгийн оргил ачааллыг оролцуулан) гаргаж, өндөр давтамжийн даралтын интеграцчилалаар нийт ачааллыг тооцдог.
Өндөр давтамжийн хүчний тэнцвэр. Хатуу жинлүүр дээрх хөнгөн хатуу загвар нь суурийн моментуудыг хэмждэг; үүний дараа бүтцийн динамикийг ашиглан янз бүрийн сааруулагч болон массын таамаглалд зориулсан хариу үйлдлийг гаргаж авдаг.
Аэроэластик загвар. Загвар нь хөшүүн чанар болон массын хуваарилалтыг дуурайдаг тул бүтэц болон урсгал харилцан үйлчилдэг. Энэ нь нарийхан цамхаг, урт алгасалтай гүүрний тавцан болон хуйларлаас үүдэлтэй чичиргээ, галлопинг эсвэл флаттерт өртөх эрсдэлтэй аливаа зүйлд зориулагдсан арга юм.
Явган зорчигчийн салхины тав тух. Индэр болон орцны эргэн тойрон дахь газрын түвшний салхины хурдыг тав тух, аюулгүй байдлын шалгуураар үнэлдэг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн ландшафтын дизайныг өөрчилдөг судалгаа болдог.
Цас болон тархалтын судалгаа. Дээвэр дээрх цасны хуримтлал, мөн яндангийн хий буцаж агаар сорох хэсэг рүү орох байдлыг судалдаг.

4. Тооцоололд орхигддог зүйлсийг туршилт хэрхэн илрүүлдэг вэ

Салхины хөндлөн чиглэлийн хариу үйлдэл нь дагуу чиглэлийнхээс их байх. Нарийхан цамхгуудын хувьд салхинд перпендикуляр чиглэлд үүсэх хуйларлын тасралт ихэвчлэн давамгайлдаг. Кодууд нь тогтмол бус хэлбэрийн хувьд үүнийг бүдүүлгээр тооцдог.

Түгжигдэх үзэгдэл (Lock-in). Хуйларлын тасралтын давтамж нь бүтцийн өөрийн давтамжтай ойртох үед хариу үйлдэл эрс нэмэгддэг. Энэ нийтлэлийн эхэнд байгаа гэрэл зураг нь яг тэр механизмыг жижигрүүлсэн байдлаар харуулж байна: тодорхой давтамжтайгаар арын ирмэгээс тасрах когерент хуйларалууд.

Мушгиралт. Тэгш хэмт бус төлөвлөлт дээрх тэгш хэмт бус мөрийн даралтууд нь энгийн хүчний загваруудад илэрхийлэгддэггүй мушгих моментуудыг үүсгэдэг.

Харилцан нөлөөлөл. Одоо байгаа барилгын ард байрлах шинэ цамхаг нь тусгаарлагдсан барилгын утгаас хамаагүй өндөр цохилтын ачааллыг мэдрэхээс гадна хөрш зэргэлдээх барилгынхаа ачааллыг нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд энэ нь инженерийн төдийгүй хууль эрх зүйн асуудал юм.

Орон нутгийн оргил ачааллууд. Өнгөлгөөний эвдрэл нь булан, хашлага болон дээврийн ирмэг дээр гардаг. Тэнд үүсэх оргил сорох хүч нь зөвхөн хэмжилтээр л гаргаж авах боломжтой, геометрээс хамаарсан нарийвчилсан үр дүн юм.

5. Стандартууд юу шаарддаг вэ

ASCE/SEI 49-21, Wind Tunnel Testing for Buildings and Other Structures, нь эдгээр туршилтыг явуулах, тайлбарлах хамгийн бага шаардлагуудыг тогтоодог — хил давхаргын симуляци, орон нутгийн болон талбайн дундаж ачаалал, нийт салхины нөлөөлөл, аэроэластик идэвхтэй бүтэц, эрс тэс салхины уур амьсгал болон цасны ачааллын загварын судалгаа — бөгөөд ASCE 7-ийн салхин хонгилын туршилтын шаардлагыг хангадаг. Европт EN 1991-1-4 нь салхины үйлчлэлийн холбогдох тогтолцоог бүрдүүлдэг бөгөөд түүний хамрах хүрээнээс гадуурх бүтцүүдийн хувьд туршилтыг арга зам болгон ашигладаг.

Байгууламж эзэмшигчийн хувьд практик ойлголт нь: зөвхөн салхи үүсгэдэг хонгилтой байх нь хангалтгүй юм. Үр дүнг хүлээн зөвшөөрөх нь симуляци хийсэн хил давхарга, загварын масштаб, хэмжилт-хяналтын хэрэгсэл (инструментаци) болон статистик боловсруулалт нь хүлээн зөвшөөрөгдсөн стандартад нийцэж байгааг нотлохоос хамаарна.

6. Хэрэв та байгууламж барьж байгаа бол энэ нь юу гэсэн үг вэ

BLWT бол эргэдэг тавцан нэмсэн ерөнхий зориулалтын хонгил биш, харин тусгай машин юм:

Загварын өмнөх урт — барзгар гадаргуугийн элементүүд болон шонгуудад зориулагдсан урсгал хөгжүүлэх хэсэг нь ихэвчлэн барилгын талбайн ихэнх хэсгийг эзэлдэг.
Зөвхөн судлагдаж буй бүтэц бус, ойролцоох загварт зориулагдсан хөндлөн огтлол , бүх салхины чиглэлд бөглөрлийг зөвшөөрөгдөх хязгаарт багтаасан байх.
Бага, сайн хянагдсан хурд. BLWT-ийн ажил нь дунд зэргийн хурдаар явагддаг; дээд хурднаас илүү тогтвортой байдал болон давтагдах чадвар нь хамаагүй чухал байдаг.
Тохируулах боломжтой барзгар байдал. Төсөл бүрд газар нутгийн ангилал өөрчлөгддөг тул урсгал хөгжүүлэх төхөөрөмжийг хурдан дахин тохируулах боломжтой байх ёстой.
Масштабтай даралтын сканнердалт. Өндөр давтамжтайгаар дээж авах олон зуун суваг, мөн тэдгээрийн ард өгөгдөл боловсруулах систем.
Загварын цех. Загварыг хурдан, үнэн зөв үйлдвэрлэх нь үйлчилгээний нэг хэсэг бөгөөд гаднын байгууллагаар хийлгэдэг нэмэлт зүйл биш юм.
Эргэдэг тавцан болон шилжүүлэгч нь сүүлд нэмэгдэх бус аэродинамик загварт нэгтгэгдсэн байх — энэ нь бидний

[Article not found: wind-tunnel-flow-visualization-techniques]

-т тайлбарласан зарчимтай ижил юм.

Контурын сонголт нь бусадтай адил логикийг дагадаг:

[Article not found: closed-circuit-vs-open-circuit-wind-tunnels-for-research]

болон манай

[Article not found: horizontal-vertical-inclined-wind-tunnels-comparison]

-ийг үзнэ үү.

7. Үүний төлбөрийг хэн төлдөг вэ

Хэрэглэгчийн бааз нь тогтвортой бөгөөд байгууллагын шинжтэй байдаг: өндөр барилга хөгжүүлэгчид, архитектур болон бүтцийн инженерчлэлийн компаниуд, гүүрний захиргаа, цэнгэлдэх хүрээлэн болон нисэх онгоцны буудлын төслүүд, мөн явган зорчигчийн түвшний салхи болон эрс тэс салхины тэсвэрлэлтэд санаа тавьдаг даатгагчид болон хот төлөвлөлтийн байгууллагууд улам бүр нэмэгдэж байна.

BLWT байхгүй бүс нутгууд энэ ажлыг экспортлодог — загварууд, инженерүүд болон төлбөрүүд өөр газар дахь салхин хонгил руу шилжиж, хөтөлбөрт хэдэн долоо хоног нэмэгддэг. Энэ нь судалгааны үр дүнгийн хамт үндэсний эсвэл их сургуулийн байгууламж байгуулахыг зөвтгөдөг гол үндэслэл юм.

8. Хил давхаргын салхин хонгилын үзүүлэлтийг тодорхойлох

Хэрэв та ийм байгууламжийн цар хүрээг тодорхойлж байгаа бол дөрвөн орц нь концепцийг бүрдүүлдэг: таны туршихыг зорьж буй хамгийн өндөр, хамгийн том бүтцүүд, таны симуляци хийх ёстой газар нутгийн ангилал, танд шаардлагатай даралтын сувгийн тоо, мөн аэроэластик туршилт эхнээсээ хамрах хүрээнд багтсан эсэх.

Бид хэмжилтийн хөтөлбөрт тулгуурлан тусгай салхин хонгилуудыг зохион бүтээж, үйлдвэрлэж, ашиглалтад оруулдаг (commissioning) бөгөөд урсгал хөгжүүлэх хэсэг, хэмжилт-хяналтын хэрэгсэл (инструментаци) болон загвартай ажиллах үйл явцыг аэродинамик концепцоос эхлэн төлөвлөдөг. Та юу турших шаардлагатай байгаагаа бидэнд хэлээрэй , бид концепцийн зураг төсөл, хэсгийн хэмжээс болон эрчим хүчний тооцоог гаргаж өгөх болно.

Эх сурвалж болон тэмдэглэл

ASCE/SEI 49-21, Wind Tunnel Testing for Buildings and Other Structures — хамрах хүрээ, хамрагдсан сэдвүүд болон түүний ASCE 7-той хамаарал: ASCE publication page, ANSI webstore listing. Стандартын бүрэн эх нь төлбөртэй баримт бичиг (ASCE Amplify нь бүртгэлээр нэвтрэхийг шаарддаг) тул энд холбоос оруулаагүй болно.
EN 1991-1-4 (Еврокод 1, бүтцүүд дэх салхины үйлчлэл) нь Европын тогтолцоо болгон дурдагдсан; төслийн онцлог заалтуудыг тухайн үеийн үндэсний хавсралтаас лавлана уу.
Ойролцоогоор 1:200-аас 1:500 хүртэлх геометрийн масштабууд нь ердийн практик бөгөөд салхин хонгилын хэмжээ, загварын нарийвчлал болон зорилтот газар нутгаас хамаардаг; эдгээр нь кодын шаардлага биш юм.
Байгууламжийн дизайны удирдамж (урсгал хөгжүүлэх хэсгийн урт, чиглэлүүд дэх бөглөрөл, дахин тохируулах боломжтой барзгар байдал, сувгийн тоо) нь TunnelTech-ийн инженерийн практик юм.
Урсгалын зургууд нь TunnelTech-ийн туршилтаас авсан бөгөөд текстэд дурдсан тасралтын механизмыг харуулсан болно; эдгээр нь барилгын загварын судалгааных биш юм.

Хил давхаргын салхин хонгил: Цамхаг, гүүр болон цэнгэлдэх хүрээлэнгийн бүтцийн салхины инженерчлэл