Porównanie sił aerodynamicznych działających na połowę torusa i dwa walce o tej samej długości

• Autorzy: Padewska A. , Szczepaniak P. , Wawrzynek A.

Warianty tytułu

EN

Comparison of aerodynamic forces acting on a half of a torus and two cylinders of the same lenght

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Eurokodzie PN-EN 1991-1-4 [11] brakuje wytycznych projektowych umożliwiających oszacowanie sił aerodynamicznych działających na obiekty o nietypowym kształcie. W referacie porównano zatem charakter przepływu powietrza o dużych, coraz częściej występujących na świecie prędkościach w pobliżu obiektów w kształcie połowy torusa (np. fragmentu zjeżdżalni wodnej) i dwóch walców o sumarycznej długości równej długości osi połowy torusa, ustawionych poziomo oraz odchylonych od poziomej płaszczyzny pod kątem ß = 45°. Porównano również siły aerodynamiczne działające na połowę torusa - opór aerodynamiczny i poziomą siłę prostopadłą do niego, z siłami działającymi na walce. Wyniki otrzymano na podstawie analiz numerycznych: MES i MOS, wykorzystując moduły: CFD (Computational Fluid Dynamics) i FSI (Fluid-Structure Interaction).

EN

Eurocode EN 1991-1-4 [11] does not include issues concerning wind loads acting on constructions in a non-typical shape. Therefore, in the paper the character of high-speed air flow, which increasingly occurs in the world around objects in the shape of a half - torus (eg. a fragment of a water slide) and two cylinders positioned horizontally and inclined to the horizontal plane at an angle ß = 45° were compared. Also aerodynamic forces acting on a half of the torus - an aerodynamic resistance and a horizontal force perpendicular to the direction of a wind velocity, were compared with forces acting on cylinders. Results are based on numerical analysis: FEM and FVM using the following modules: CFD (Computational Fluid Dynamics) and FSI (Fluid-Structure Interaction).

Słowa kluczowe

PL

interakcja płynu z konstrukcją; zjeżdżalnia wodna; walce; oddziaływanie wiatru; CFD; FSI; MES; MOS

EN

fluid-structure interaction; water slide; cylinders; wind action; CFD; FSI; FEM; FVM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 29, nr 60
• Strony: 52--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Padewska A.

• Katedra Teorii Konstrukcji Budowlanych, Politechnika Śląska

autor

Szczepaniak P.

• Katedra Teorii Konstrukcji Budowlanych, Politechnika Śląska

autor

Wawrzynek A.

• Katedra Teorii Konstrukcji Budowlanych, Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. 2D NACA 0012 Airfoil Validation Case. SST Model Results. Langley Research Center. Turbulence Modeling Resource. http://turbmodels.larc.nasa.gov.
• 2. Abaqus Documentation. Dassault Systemes, 2011.
• 3. Adachi T.: The effect of surface roughness of a body in the high reynolds – number flow. „International Journal of Rotating Machinery” 1995, 2, p. 23-32.
• 4. Anderson J.: Computational fluid dynamics. The basics with applications. McGraw-Hill, Inc., USA, 1995.
• 5. ANSYS Documentation for Release 14.5/Customer Training Material. ANSYS Inc., 2012.
• 6. Introduction to Abaqus/CFD. Dassault Systemes 2010.
• 7. Jeżowiecka-Kabsch K., Szewczyk H.: Mechanika płynów. Wrocław: Ofic. Wyd. Pol. Wrocł., 2001.
• 8. Padewska A.: Wyznaczanie współczynników interferencji aerodynamicznej walców ustawionych w rzędach. „Współczesny stan wiedzy w inżynierii lądowej. Prace naukowe doktorantów”. Praca zbiorowa pod red. Joanny Bzówki. Monografia nr 519. Gliwice: Wyd. Pol. Śl., 2015, s. 797-804.
• 9. Padewska A., Szczepaniak P., Wawrzynek A.: Analysis of fluid-structure interaction of a torus subjected to wind loads. „Computer Assisted Methods in Engineering and Science”, 2014, Vol. 21, p. 151-167.
• 10. Padewska A., Szczepaniak P., Wawrzynek A.: Oddziaływanie wiatru na obiekt o nietypowym kształcie. „Inż. i Bud.”, 2015, R. 71, nr 7, s. 381-385.
• 11. PN-EN 1991-1-4 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wiatru.
• 12. Solving FSI Applications using ANSYS mechanical and ANSYS FLUENT. Training course. ANSYS Inc., 2012.
• 13. Szczepaniak P., Padewska A.: Wind load of a curved circular cylinder structures. „Applied Mechanics and Materials”, 2015, Vol. 769, p. 172-179. Trans Tech Publications, Switzerland.
• 14. Versteeg H., Malalasekera W.: An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. Pearson Education Ltd., 2007.
• 15. Wilcox D.: Turbulence modelling for CFD. USA: DCW Industries, 2006.
• 16. Zdravkovich M.: Review of interference-induced oscillations in flow past two parallel circular cylinders in various arrangements. „J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. ”1988, Vol 28, p. 183-200.
• 17. Żurański J. A.: Wpływ interferencji aerodynamicznej na obciążenie wiatrem stalowych kominów wieloprzewodowych. Prace Naukowe Instytutu Techniki Budowlanej, ITB, 2000, vol. 2-3, s. 114-115.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).