1794
.pdf
На рис. 8 показаны заготовки для виртуальных моделей, связанных с гидродинамикой по заданиям из [2]. Обучающему предлагается самостоятельно разработать модели на практических занятиях, с учётом пробретённых навыков на прошлых занятиях.
Рис. 8. Заготовки для виртуальных моделей
11
На рис. 9-13 даны варианты сборок виртуальных моделей гидродинамики.
Рис. 9. Вариант сборки виртуальной модели
Рис. 10. Вариант сборки виртуальной модели
12
Рис. 11. Вариант сборки виртуальной модели
Рис. 12. Вариант сборки виртуальной модели
13
Рис. 13. Вариант сборки виртуальной модели
2.5. Теория фильтрации жидкости
Фильтрацией называется движение жидкости или газа в пористой среде. Под средой подразумевается твёрдая фаза.
Большинство сред являются пóристыми: грунты, бетон, кирпич и т.д. Не в каждой пористой среде происходит фильтрация. Движение жидкости или газа происходит по сообщающимся между собой порам (не замкнутым). Среды с такими порами называются фильтрующими или проницаемыми. Примерами фильтрующих сред могут служить некоторые грунты (пески, сýпеси, суглúнки), строительные материалы (щебень, пористый бетон, кирпичная кладка). Проницаемость пористой среды определяют опытным путём.
Водоупором называют грунт, практически не пропускающий воду. Глины часто являются водоупорными, так как поры в них замкнутые и малого размера. Непроницаемый же строительный материал принято именовать гидроизоляционным (а не водоупорным). Так, в качестве гидроизоляции используют цементный раствор, различные битумные мастики, толь, рубероид.
Теория фильтрации применительно к строительству, водоснабжению и водоотведению рассматривает закономерности фильтрации воды с целью проведения количественных расчётов [1, 2, 3, 4].
На рис. 14-17 даны варианты сборок виртуальных моделей теории фильтрации, основанных на законе Дарси – законе ламинарной фильтрации.
14
Рис. 14. Вариант сборки виртуальной модели
Рис. 15. Вариант сборки виртуальной модели
15
Рис. 16. Вариант сборки виртуальной модели
Рис. 17. Вариант сборки виртуальной модели
16
3. АЭРОДИНАМИКА
Аэродинамикой называется раздел механики жидкости и газа, изучающий закономерности покоя и движения газов [1].
Вобласти строительства аэродинамические расчёты связаны главным образом
своздухом.
Многие гидравлические принципы сохраняются и для газов, так как последние часто считают условно несжимаемыми, как и жидкости. Поэтому в аэродинамике много ссылок на гидравлику.
Положения аэродинамики используются для расчёта систем вентиляции и газоснабжения зданий, при определении ветровых нагрузок на строительные конструкции, в расчётах продуваемости жилых мирорайонов, для оценки воздухопроницаемости стен и оконных проёмов зданий.
Раздел механики газа предлагается обучающимся проработать самостоятельно, с учётом приобретённых ранее навыков по методике моделирования виртуальных аналогов процессов и явлений механики жидкости с помощью электронных таблиц MS Excel.
3.1. Физические свойства газа
Определения плотности, удельного веса, вязкости динамической и кинематической, приведённые для жидкости в гидравлике, остаются в силе и для газа [1].
3.2. Статика газа
Статика газа – это раздел аэродинамики (механики газа), изучающий законы равновесия покоящегося газа и распределения в нём давления [1].
3.3. Динамика газа
Динамика газа – это раздел аэродинамики (механики газа), изучающий закономерности движущихся газов (потоков газов). Будем рассматривать, главным образом, воздух.
На практике движение воздуха подобно движению несжимаемой жидкости (как в гидравлике). Разница состоит лишь в физических свойствах (плотности, вязкости) и в использовании для газа величин давления вместо напора.
Аналогия напорным и безнапорным потокам жидкости существует и в газах. Поток газа в трубопровóде, закрытом канале или воздуховóде заполняет сечение полностью, соприкасаясь со стенками, поэтому он аналогичен напорному. Такие потоки, например, наблюдаются в системах вентиляции, а
также в газопровóдах.
17
4. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МЖГ
Тенденциями развития механики жидкости и газа (МЖГ) являются пути развития методологии численного моделирования. В мировой практике это перспективное направление получило сокращённое обозначение CFD – computer fluid dynamics – вычислительная динамика флюидов. Под флюидами понимают обобщённый термин одновременно для жидкости и газа.
На данному заключительному практическому занятию рекомендуется обучающимся обратится к поисковому исследованию по данной теме с помощью мировой информационной системы Интернет. На основе произведённого в ходе занятия поиска написать отчёт с заключительными выводами и перспективами дальнейщих тсследований.
Библиографический список
1.Гидравлика (механика жидкости и газа) : учебное пособие. – 3 изд., деривативное. – Омск : СибАДИ, 2018. – 64 с.
2.Сологаев, В.И. Задачи по механике жидкости и газа : учеб. пособие / В.И. Сологаев. – Омск : СибАДИ, 2017. – 24 с.
3.Сологаев, В.И. Защита от подтопления в городском строительстве. Устройство и работа : учеб. пособие / В.И. Сологаев. – Омск : ОмГАУ, 2018. – 64 с.
4.Сологаев, В.И. Фильтрационные расчёты и компьютерное моделирование при защите от подтопления в городском строительстве : монография / В.И. Сологаев. – Омск :
СибАДИ, 2002. – 416 с.
18