АЭРОДИНАМИКА (МЕХАНИКА ГАЗА)

Аэродинамикой называется раздел механики жидкости и газа, изучающий закономерности покоя и движения газов.

В области строительства аэродинамические расчёты связаны главным образом с воздухом, на который в основном и будем ориен-

СПоложен я аэрод намики используются для расчёта систем венгазосна жен я зданий, при определении ветровых нагрузок

тироваться в данной книге.

Мног е г дравл ческие принципы сохраняются и для газов, так как последн е часто считают условно несжимаемыми, как и жидко-

тиляцна стро тельные конструкции, в расчётах продуваемости жилых микрорайонов, для оценки воздухопроницаемости стен и оконных проёмов здан й.

сти. Поэтому в аэрод намике много ссылок на гидравлику.

Ф зические свойства газов

Определения плотности , удельного веса , вязкости динамической и кинематической , приведённые для жидкости в гидравлике

Например, плотность воздуха при t° = +20 °C, нормальном атмосферном давлении pст = pатм = 101 325 Па и соответствующей газовой постоянной Rг = 287 Дж/(кг·K) будет по формуле (55)

= 101325 / (287 (20 + 273)) = 1,2 кг/м3 .

40

В расчётах воздухообмена в зданиях плотность воздуха определяют упрощённо при условии постоянства давления (изобарный про-

цесс): pст = pатм = 101 325 Па. При этом плотность воздуха считают зависящей только от его температуры Т. В дальнейшем будем иметь в

Статическое давление pст (Па), действующее в покоящемся газе, складывается из внешнего давления на газ p0 на некотором горизонтальном уровне (например, замеренное барометром атмосферное давление) и давления собственного веса газа (весового давления) (рис. 23):

41

p0

где h – высота слоя газа над точкой, в которой определяется статическое давлен е. Пр ведённое уравнение аналогично основному уравнению гидростатики (см. с. 10). Оно показывает, что давление в газе, как и в жидкости, с изменением высоты меняется по линейной зависимости.

Приборы для измеренияДдавления

Для измерения давления в газе могут применяться следующие приборы:

– барометры (измеряют атмосферное давление);

– манометры (измеряют избыточное давлениеИ);

– вакуумметры (измеряют вакуум – см. с. 12).

Давление в газе в системе СИ измеряется в паскалях (Па = Н/м2), которые связаны с миллиметрами водяного столба и кгс/см2 так:

1 Па = 0,1 мм вод.ст. = 10–5 кгс/см2 .

В атмосферном воздухе статическое давление pст равно атмосферному pатм на уровне, где оно измеряется барометром. Для других уровней делают поправку ·g·h c плюсом или минусом. Например, в атмосфере при t° = +20 °C давление при подъёме на каждые восемь метров уменьшается примерно на 100 Па – это можно проверить по формуле (59) для pст.

При измерении pст в резервуарах (рис. 24) различают два случая:

42

pст = pатм + pман ,

pст = pатм + pв ,

где pв – давление вакуумметрическое (см. с. 12).

Эпюры давления

Для расчёта на прочность замкнутых конструкций, ограждающих газ (трубопровóдов, баллонов, резервуаров, газгольдеров и т.д.), на их поверхностях строят эпюры давления:

–избыточного pман = pст – pатм (рис. 25, а);

–вакуумметрического pв = pатм – pст (рис. 25, б).

43

44