2448

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

высокие демпфирующие свойства материалов. С помощью различных комбинаций блок-сополимеров типа стирол-изопрен-стирол между собой и с другими полимерами (полипропилен, полиэтилен низкого давления, полиэтилен высокого давления и т.д.) можно обеспечить высокие демпфирующие свойства композиционного материала в широком интервале температур эксплуатации.

Список литературы

1.Fan, R. Experimental study of the effect of viscoelastic damping materials on noise and vibration reduction within railway vehicles / R. Fan, G. Meng, J. Yang, C. He // Journal of Sound and Vibration. – 2009. – Vol. 319, № 1–2. – P. 58–76.

2.Сытый, Ю.В. Новые вибропоглощающие материалы / Ю.В. Сытый, В.А. Сагомонова, В.И. Кислякова, В.А. Большаков // Авиационные материалы и технологии. – 2012. – №2 (23). – C. 51–54.

3.Сагомонова, В.А. Основные принципы создания вибропоглощающих материалов авиационного назначения / В.А. Сагомонова // Материалы остекления и термопласты в авиационной промышленности. – 2013. – №11. – C. 3–12.

4.Сагомонова, В.А. Оценка возможности применения вибропоглощающего материала на основе полиуретана в качестве уплотнителей / В.А. Сагомонова, С.С. Долгополов, А.Е. Сорокин, В.В. Целикин // Труды ВИАМ. – 2021. – №10 (104). – C. 28–35.

5.Kaliyathan, A.V. Reference Module in Materials Science and Materials Engineering / A.V. Kaliyathan, A.V. Rane, K. Kanny, H.J. Maria, S. Thomas // Elsevier Inc. – 2022.

6.Долинская, Р.М. Изменение свойств эластомерных композиций при различных видах старения / Р.М. Долинская, Н.Р. Прокопчук // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. – 2018. – №2 (2). – C. 30–34.

7.Abitha, V.K. Encyclopedia of Materials: Plastics and Polymers / V.K. Abitha, V.A. Rane, K. Kanny, J.M. Hanna, S. Thomas // Elsevier Inc. – 2022.

8.Waseem, S.K. Recycling and Reusing of Engineering Materials / S.K. Waseem, A. Eylem, U. Md. Nizam, R. Asmatulu // Elsevier Inc. – 2022.

9.Черкасов, В.Д. Строительные композиты с повышенными вибропоглощающими свойствами: дис. … д-ра техн. наук / В.Д. Черкасов. – М., 1995. – 332 с.

10.Прут, Э.В. Разработка полимерных композиционных материалов на основе термопластичных эластомеров / Э.В. Прут, Н.И. Черкашина, А.В. Ястребинская //

Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. –2016. – №12. – С. 195–199.

11.Dick, J.S. Rubber Technology: Compounding and Testing for Performance / J.S. Dick. – 2010. – P. 620.

12.Hui, H. Wall slip of styrene-isoprene-styrene (SIS) triblock copolymer induced by micro elastic phase / H. Hui, T. Guannan, G. Qingqing, H. Haiqing, Zh. Jian, Li Junyu // Polymer. – 2020. – Vol. 209.

13. Rao, M.D. Recent applications of viscoelastic damping for noise control in automobiles and commercial airplanes / M.D. Rao // Journal of Sound and Vibration. – 2003. – Vol. 262, № 3. – P. 457–474.

14.Соломатов, В.И. Вибропоглощающие композиционные материалы / В.И. Соломатов, В.Д. Черкасов, Н.Е. Фомин. – Саранск: Изд-во Мордовского университета. – 2001. – С. 95.

15.Аскадский, А.А. Вибропоглощающие градиентные полимерные материалы / А.А. Аскадский, Л.В. Лучкина, Г.Г. Никифорова // Пластические массы. – 2007. –

№4. – С. 30–33.

References

1. Fan, R. Experimental study of the effect of viscoelastic damping materials on noise and vibration reduction within railway vehicles / R. Fan, G. Meng, J. Yang, C. He // Journal of Sound and Vibration. – 2009. – Vol. 319, № 1–2. – P. 58–76.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

2.Syty, Yu.V. New vibration-absorbing materials / Yu.V. Syty, V.A. Sagomonova, V.I. Kislyakova, V.A. Bolshakov // Aviation materials and technologies. – 2012. – №2 (23). – P. 51–54.

3.Sogomonova, V.A. Basic principles of creating vibration-absorbing materials for aviation purposes / V.A. Sagomonova // Glazing materials and thermoplastics in the aviation industry. – 2013. – No. 11. – P. 3–12.

4.Solomonova, V.A. Evaluation of the possibility of using a vibration-absorbing material based on polyurethane as seals / V.A. Sagomonova, S.S. Dolgopolov, A.E. Sorokin, V.V. Tselikin // Proceedings of VIAM. – 2021. – №10 (104). – P. 28–35.

5.Kaliyathan, A.V. Reference Module in Materials Science and Materials Engineering / A.V. Kaliyathan, A.V. Rane, K. Kanny, H.J. Maria, S. Thomas // Elsevier Inc. – 2022.

6.Dolinskaya, R.M. Changing the properties of elastomeric compositions in various types of aging / R.M. Dolinskaya, N.R. Prokopchuk // Proceedings of BSTU. Series 2: Chemical technologies, biotechnology, geoecology. – 2018. – №2 (2). – C. 30–34.

7.Abitha, V.K. Encyclopedia of Materials: Plastics and Polymers / V.K. Abitha, V.A. Rane, K. Kanny, J.M. Hanna, S. Thomas // Elsevier Inc. – 2022.

8.Waseem, S.K. Recycling and Reusing of Engineering Materials / S.K. Waseem, A. Eylem, U. Md. Nizam, R. Asmatulu // Elsevier Inc. – 2022.

9.Cherkasov, V.D. Building composites with increased vibration-absorbing properties: dis. ... Doctor of Sciences / V.D. Cherkasov. – M., 1995. – 332 p.

10.Prut, E.V. Development of polymer composite materials based on thermoplastic elastomers / E.V. Prut, N.I. Cherkashina, A.V. Yastrebinskaya // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. – 2016. – No. 12. – P. 195–199.

11.Dick, J.S. Rubber Technology: Compounding and Testing for Performance / J.S. Dick. – 2010. – P. 620.

12.Hui, H. Wall slip of styrene-isoprene-styrene (SIS) triblock copolymer induced by micro elastic phase / H. Hui, T. Guannan, G. Qingqing, H. Haiqing, Zh. Jian, Li Junyu // Polymer. – 2020. – Vol. 209.

13. Rao, M.D. Recent applications of viscoelastic damping for noise control in automobiles and commercial airplanes / M.D. Rao // Journal of Sound and Vibration. – 2003. – Vol. 262, № 3. – P. 457–474.

14.Solomatov, V.I. Vibration-absorbing composite materials / V.I. Solomatov, V.D. Cherkasov, N.E. Fomin. – Saransk: Publishing House of the Mordovian University. – 2001. – P. 95.

15.Askadsky, A.A. Vibration-absorbing gradient polymer materials / A.A. Askadsky, L.V. Luchkina, G.G. Nikiforova // Plastic masses. – 2007. – No. 4. – P. 30–33.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

МНОГОСЛОЙНЫЕ КОНСТРУКЦИИ УТЕПЛЕНИЯ: ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Е.И. Титова, И.В. Акимова

Представлено разработанное в программной среде MS Visual Studio 2022 приложение для расчета теплопроводности многослойных конструкций. Изложен полный алгоритм работы данного приложения. Приведен пример решения задачи теплопроводности трехслойной конструкции утепления стен со всеми необходимыми расчетами.

Ключевые слова: строительство, многослойные конструкции, теплопроводность, программное обеспечение, среда MS Visual Studio

MULTILAYER INSULATION STRUCTURES: SOFTWARE

E.I. Titova, I.V. Akimova

An application developed in the MS Visual Studio 2022 software environment is proposed for calculating the thermal conductivity of multilayer structures. The full algorithm of this application is presented. An example of solving the problem of thermal conductivity of a three-layer wall insulation structure is given with all nacassary calculations.

Keywords: construction, multilayer structures, thermal conductivity, software, MS Visual Studio

При строительстве жилых домов, офисных зданий, складских помещений, гаражей и т.д. одним из главных вопросов является определение теплопроводности стен и необходимой в помещении температуры с учетом вида строительных материалов и их свойств. На рынке почти каждый день появляются новые виды утеплителей, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Нередко используют многослойную конструкцию утепления. Одной из таких является колодцевая кладка, представляющая собой трехслойную конструкцию утепления стен. Каждый слой – это один из видов строительных материалов: дерево; кирпич; газобетонные блоки; керамоблоки и т.д. Данная кладка продумана для снижения теплоотдачи стен и является самой энергоэффективной. При ее использовании в строительстве необходимо продумать, какой материал будет внутренним, какой – внешним: от этого зависит расчет температуры внутри здания. Вторым важным фактором является толщина утеплителя, точнее, его теплопроводность.

Потеря тепла в построенном помещении – одна из главных проблем, возникающих при сдаче объекта. Поэтому на начальной стадии строительства расчету теплопро-

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

водности следует уделить достаточное внимание. Современные технологии всегда приходят на помощь и позволяют достигнуть поставленных целей быстрее и точнее.

Нами разработано приложение в программной среде MS Visual Studio 2022 для расчета теплопроводности описанной выше конструкции. Выбранная нами MS Visual Studio 2022 является комплексной интегрированной средой разработки, которую можно использовать для полной сборки, отладки и запуска приложения. В ней осуществлялся весь алгоритм по созданию приложения.

Данное приложение призвано решать две важные строительные задачи:

−расчет температуры на выходе трехслойной конструкции;

−расчет толщины утеплителя.

Рассмотрим алгоритм работы приложения в виде блок-схемы (рис. 1). Для расчета внутренней температуры необходимо задать четыре параметра: толщину трех слоев строительной конструкции и внешнюю температуру. Результатом будет вычисленное значение внутренней температуры. Для расчета толщины слоя утеплителя необходимо задать толщину первого и третьего слоя, а также внешнюю температуру и необходимую внутреннюю температуру.

Рис.1. Схема работы программы

Для расчёта толщины слоя в приложении используются следующие формулы:

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Rreq aDd b,

где Rreq – нормируемое сопротивление теплопередаче; Dd – градусо-сутки отопи-

тельного периода; Z – количество суток; a,b коэффициенты, значения которых

следует принимать по данным, находящимся в общем доступе, в соответствии с необходимым материалом.

В разработанном приложении с помощью элементов управления comboBox организуется выбор типа утеплителя: дерево; кирпич; газобетонные блоки; керамоблоки; пенопласт; железобетон. Вводится толщина каждого слоя с помощью элемента управления textBox, в textBox вводится и внешняя температура.

Ниже представлен фрагмент программы для расчета температуры в помещении: d1=l1-l0;

d2=l2-l1; d3=l3-l2;

tvnu=tvne+d1/a1+d2/a2+d3/a3; tb1=tvnu-d1/a1; tb2=tvnu-d1/a1-d2/a2; t1=tvnu-(x-l0)/a1;

t2=tvnu- (x-l1)/a2-d1/a1; t3=tvnu-(x-l2)/a3-d1/a1-d2/a2;

Помимо вывода результата температуры в помещении также осуществляется построение графика распределения температур, где указана температура при выходе из каждого слоя и итоговая в самом помещении.

Полностью приложение на экране имеет следующий вид (рис. 2):

Рис. 2. Вид приложения

Перейдем к алгоритму расчета второй задачи.

Для организации ввода данных вызывается дополнительная форма. В ней задается ввод типа трех слоев и толщина двух слоев, внешняя температура, средняя температура для отопительного периода (рис. 3).

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Рис. 3. Форма для расчета толщины слоя утеплителя

Фрагмент самой программы расчета представлен ниже: tvne=Convert::ToDouble(tvne1->Text); tvnu=Convert::ToDouble(tvnu1->Text); l1=Convert::ToDouble(textBox1->Text); l3=Convert::ToDouble(textBox3->Text); d=(tvnu-tvne)*205;

req=0.00035*d+1.4;

req=req/0.75; d2=(req-1/(8.7)-1/23-a1-a3)*a2.

Реализация приложения была апробирована на нескольких строительных объектах. Решались следующие задачи:

Задача 1: планируется постройка здания, в качестве утеплителя предполагается использовать газобетонные блоки. Необходимо рассчитать возможную температура внутри помещения. Результаты работы приложения приведены на рис. 4.

Рис. 4. Пример расчета температуры помещения

Задача 2: дом с кирпичными стенами необходимо для утепления обшить деревом. Вычислим толщину утеплителя-пенопласта для достижения комфортной температуры в помещении. Результаты расчетов приведены на рис. 5.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Рис. 5. Пример расчета толщины слоя утеплителя

Актуальность таких приложений обусловлена необходимостью оптимизировать процесс выбора материалов при строительстве домов. Критерием оптимальности служит поддержание необходимой для данного конструктивного решения температуры в доме. Разработанное приложение избавляет от рутинной вычислительной работы и может быть использовано на этапе проектирования дома. Оно экономит время, позволяет получить точный результат и подобрать эффективный и нужный вариант материалов для утепления.

Список литературы

1.Акимова, И.В. Создание электронного учебника модульной структуры курса математики / И.В. Акимова, Е.И. Титова, В.А. Буркина // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – №3. – С.15–19.

2.Акимова, И.В. Использование современных цифровых технологий в решении математических задач строительного профиля / И.В. Акимова, Е.И. Титова // Современные наукоемкие технологии. – 2022. – №5 (часть2). – С.261–268.

3.Будылина, Е.А. Системные исследования в материаловедении / Е.А. Будылина, И.А. Гарькина, А.М. Данилов // Региональная архитектура и строительство. – 2021. –

№4(49). – С.48–53.

4.Гарькин, И.Н. Из опыта экспертизы зданий и сооружений в условиях Крайнего Севера / И.Н. Гарькин, И.А. Гарькина, С.В. Клюев, Д.С. Саденко // Региональная архитектура и строительство. – 2022. – №4(53). – С.66–74.

5.Титова, Е.И. Регрессионные методы в строительном материаловедении: компьютерная реализация / Е.И. Титова, Ю.Н. Волчкова // Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование. – 2020. – №1(10). – С.18–22.

References

1.Akimova, I.V. Creation of electronic textbook of modular structure of mathematics course / Akimova I.V., E.I. Titova, V.A. Burkina // Modern science-intensive technologies. – 2015. – No. 3. – P. 15–19.

2.Akimova, I.V. The use of modern digital technologies in solving mathematical problems of the construction profile / I.V. Akimova, E.I. Titova // Modern high-tech technologies. – 2022. – No. 5 (part2). – Р. 261–268.

3.Budylina, E.A. System research in materials science / E.A. Budylina, I.A. Garkina, A.M. Danilov // Regional architecture and engineering. – 2021. – №4(49). – P.48–53.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

4.Garkin, I.N. From the experience of examination of buildings and structures in the conditions of the Far North / I.N. Garkin, I.A. Garkina, S.V. Klyuev, D.S. Sadenko // Regional architecture and engineering. – 2022. – №4(53). – P.66–74.

5.Titova, E.I. Regression methods in building materials science: computer implementation / E.I. Titova, Y.N. Volchkova // Bulletin of PGUAS: construction, science and education. – 2020. – №1(10). – P.18–22.

ENGINEERING SYSTEMS

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

ENGINEERING SYSTEMS

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХМЕРНОГО ДИФФУЗИОННОКОНВЕКТИВНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ СВЕЧЕЙ В ХРАМЕ

В.В. Кузина, А.Н. Кошев, Н.А. Кошев, И.К. Пономарева

Определяется распределение технического углерода при горении церковных свечей на подсвечнике в форме плоского круга или прямоугольника симметрично его центру в замкнутом пространстве помещения. Исследование проводилось с применением

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

современных математических и экспериментальных методов. Дается сравнительный анализ результатов расчетов с экспериментальными данными, что подтверждает адекватность полученных математических моделей и позволяет сделать выводы о возможности и эффективности использования результатов исследования для решения практических задач по обеспечению чистоты воздуха в закрытых помещениях. Эффективность использованных методов подтверждена при реконструкции Спасского кафедрального собора в городе Пензе.

Ключевые слова: тепловой источник, конвективный поток, диффузия, технический углерод, копоть, сажа, математическое моделирование, церковная свеча, зал богослужения

MATHEMATICAL MODELING OF TWO-DIMENSIONAL DIFFUSIVE-CONVECTIVE DISTRIBUTION OF CANDLE BURNING PRODUCTS IN A CHURCH

V.V. Kuzina, A. N. Koshev, N.A. Koshev, I.K. Ponomareva

The distribution of carbon black during the burning of paraffin candles located on a candlestick in the form of a flat circle or rectangle is given symmetrically to its center in a closed space of the room. The study was carried out using the methods of mathematical modeling and experimentally. Comparison of calculated values with experimental data confirms the adequacy of the obtained mathematical models, which allows us to draw conclusions about the possibility and effectiveness of using the results of the study to solve practical problems of studying the purity of air in enclosed spaces, in particular, in the hall of worship of Orthodox religious buildings.

Keywords: heat source, convective flow, diffusion, carbon black, soot, soot, mathematical modeling, church candle, worship hall

Состояние качества воздуха внутри помещений, в которых могут находиться точечные источники горения, в частности церковные свечи в залах богослужения, требует тщательного исследования. С целью обеспечения комфортных условий для прихожан и сохранения объектов историко-культурного наследия нами применяются современные математические методы, позволяющие рассчитать параметры аэродинамических процессов в конвективных потоках, образующихся за счет теплоты горящих свечей [1–5].

Рассматриваются два варианта возможного распространения технического углерода (копоти и сажи) в зале богослужения при горении церковных свечей в православных культовых сооружениях:

–двухмерная плоская диффузия, когда распространение продуктов горения свечей

впространстве помещения происходит на некотором фиксированном участке;

–двухмерная плоская конвективная диффузия, при которой кроме диффузионной составляющей потока углекислого газа и микрочастиц копоти и сажи существенной является конвективная составляющая потока, обусловленная вертикальной или горизонтальной принудительной или естественной вентиляцией помещения.

Моделирование данных процессов связано с созданием условий для улавливания и удаления копоти и сажи из помещений и исследованием диффузии копоти и сажи из конвективного потока во внутренний воздух помещения.

Упрощение трехмерной задачи до двухмерной модели возможно, когда процессы, протекающие в параллельных плоскостях z = const, можно считать идентичными, что вполне соответствует рассматриваемой ситуации. При этом имеет место малая величина источника горения в сравнении с пространственными размерами рассматриваемого помещения.

Распределение технического углерода (копоти и сажи) в ограниченном пространстве вследствие горения свечей в точечных источниках описывается в общем виде уравнением