Épületek szélterhelésének meghatározása szélcsatorna mérésekkel és számítással

Lajos Tamás, Szepesi Zsuzsanna, Goricsán István, PaulikFerenc, Suda Jenı, Régert Tamás

BME Áramlástan Tanszék

Gépészet 2002 KonferenciaBudapest

1. Épületek szélterhelése

2. A szélcsatorna3. A szélerık meghatározása

4. A szélerı mérések eredményei (Budapest Sportcsarnok, sátortetık)

5. Az áramlás numerikus szimulációja

6. A mért és számított eredmények összevetése7. A deformált sátortetıre ható erı meghatározása

8. Összefoglalás

Az elıadás vázlata

1. Az épületek szélterhelése

• A szélterhelés az épület felületén keletkezı, nyomásból és csúsztatófeszültségekbıl származó erıbıl tevıdik össze

• Ezeket a cp nyomástényezıvel és a c’f súrlódási

tényezıvel jellemezzük:

• Általában cp>> c’f, ezért elegendı a

nyomásmegoszlás mérés

20,

2 2,

2∞∞

∞ =−

=v

cv

ppc fp

ρ

τ

ρ

2. Az Áramlástan Tanszék szélcsatornája

A Budapest Sportcsarnok 1:250 léptékőmodellje a mérıtérben

Az atmoszférikus határréteg szimulálása

Elıvárosi határréteg áramlás

Rács-rendszer és érdességi elemek a mérıtérben

2220 3480

Test section

Surface roughness elements Turntable Ø2000

2500

Ø2600

Wind tunnel outlet

Boundary layer generator grid

Flow establishment section

A szélirányt a forgóasztalhoz rögzített modell forgatásával lehet változtatni

3. A szélterhelés (nyomáskülönbség megoszlás) meghatározása

Nyomáskivezetések (1.8 mm átmérıjő rézcsövek) –mőanyagcsövek a Scanivalve nyomáskapcsolóhoz –nyomástávadó, 2000 nyomáskülönbség/mérési pont

4. A szélerı mérések néhány eredménye (Budapest Sportcsarnok).

Nyomástényezı eloszlás 2700 széliránynál (az épület szimmetriasíkjára merıleges megfúvás)

ttúúlnyomlnyomááss:: piros, piros, ssáárga,rga,kköörnyezeti nyomrnyezeti nyomááss::zzööld,ld,depresszidepresszióó: : kkéékk

Sátortetıre ható szélerı vizsgálata 1.

Nyomáseloszlás 45°-os megfúvásnál

45°

Sátortetıre ható szélerı vizsgálata 2.

Nyomáseloszlás 45°-os megfúvásnál

5. Áramlások numerikus szimulációjaVéges térfogat elvő áramlástechnikai szimulációs rendszer (FLUENT 6)

• Háromdimenziós stacionárius és instacionárius lamináris és turbulens áramlások számítása

• Az összenyomhatóság figyelembe vétele• Hıátadás, hıvezetés, sugárzás számítása• Égés, kémiai reakciók• Kétfázisú közegek (porszemcsék áramló közegekben,

gázbuborékok folyadékban)• Kavitációs áramlások• Áramlás szőrıkben, membránokon keresztül

6. A mért és számított eredmények összevetése (Sportcsarnok)

X

Y

Z

Cp MEAS0.750.680.610.550.480.410.340.280.210.140.070.01

-0.06-0.13-0.20-0.26-0.33-0.40-0.47-0.53

Mért nyomásmegoszlás

Számított nyomásmegoszlás

7. A deformált sátortetıre ható erımeghatározása

Druckbeiwerte an äusserer Oberfläche ( Cpa [-] )Windrichtung 0° 1:300

0°

Bild 6.

A szélterhelés deformálja a sátortetıt, változik a szélterhelés: iteráció.

8. Összefoglalás

• Az épületekre ható szélerı szélcsatorna modellkísérletekkel meghatározható

• Az áramlások numerikus szimulációja a valóságot jó közelítı eredményeket szolgáltat

• A numerikus módszerek és a szélcsatorna modellkísérletek együttes alkalmazása új lehetıségeket ad (paramétervizsgálatok)

• A deformálódó sátortetıkre ható szélterhelés iterációval meghatározható.