Аэродинамика здания
Аэродинамика — часть аэромеханики, изучающая движение воздуха и процессы взаимодействия его с неподвижными и двигающимися телами и поверхностями. Начало научной А. было положено академиками Российской АН (XVIII в.) Л. Эйлером и Д. Бернулли. Появление соврем. А. обязано трудам Н.Е. Жуковского и СА. Чапыгина. Развитие пром. А. связано с именами отечеств, ученых: В.В. Батурина, Т.Н. Абрамовича, И.Е. Идельчика, В.И. Ханжонкова, СМ. Горлина и др. В области строит. А. успешно работали Р.Е. Брилииг, В.М. Эльтср-ман, Н.А. Рынин, Э.И. Реттер, Ф.Л. Се-ребровский, И.А. Шепелев, В.А. Бахарев и мн. др. А. делится на теоретич., определяющую осн. закономерности движения воздуха и взаимодействия его с телами и поверхностями, и эксперимент., определяющую законы опытным путем, т.е. продувкой моделей в аэродинамич. трубах или испытанием в гидравлич. лотках. А. летат. аппаратов получила широкое развитие в теоретич. и эксперимент, частях. А. пром., к к-рой относится и строит. А., в осн. развивается за счет эксперимент, исследований. А. пром. изучает условия работы вентиляторов, воздуходувок, разл. технологич. аппаратов, строит. А. — рассматривает процессы обтекания здания ветром, движение воздуха между зданиями в условиях застройки, его перемещение в пределах вентилируемого помещения (см. Приточная струя, Конвективная воздушная струя, Всасывающий факел), а также вопросы, связ. с течением воздуха по воздуховодам систем вентиляции, каналам и вентиляц. вытяжным шахтам, через неплотности и отверстия в наружных и внутр. ограждениях здания. Аэродинамика здания — понятие, объединяющее явления, связанные с процессом обтекания здания турбулентным потоком воздуха (ветром). При обтекании ветром около здания образуются застойные зоны. Определение хар-к этих зон необходимо для расчета их загрязнения выбросами вредных в-в технологич. и вентиляц. систем. Вихревые зоны образуются за счет отрывных потоков от поверхности земли и кромки здания (сооружения) . Эти вихревые зоны представляют собой сложные вихревые неустановившиеся трехмерные потоки. При набегании на здание нижние слои потока воздуха затормаживаются, и кинетич. энергия этой части потока переходит в потенциальную. Следовательно, статич. давление увеличивается. Нарастание статич. давления происходит постепенно по мере приближения к зданию, торможение потока начинается на расстоянии от здания, примерно равном 5—8 калибрам (средних размеров фасада). Макс, значения избыточное давление воздуха достигает на поверхности наветр. фасада здания. Здесь набегающий поток образует характерную зону циркуляции. Ее вихри как бы дополняют форму здания до удобообтекаемой формы и тем самым уменьшают потерю энергии осн. потока. В этой зоне происходит активный обмен воздуха, совершающего вихреобразное движение и уходящего на заветр. сторону здания. Набегающий поток обтекает здание и зону циркуляции сверху и с боков. Обтекающий здание поток за счет его нек-рого поджатия имеет скорость неск. большую, чем скорость набегающего на здание ветра. При срыве с кромок здания поток интенсивно эжекти-рует воздух с заветр. стороны здания, где в результате этого давление уменьшается. Воздух, уносимый из заветр. зоны, компенсируется приземными слоями потока, в к-рых воздух заторможен настолько, что может изменить направление своего движения. На заветр. стороне здания образуется неск. вихрей. Граница аэродинамич. следа в этой области — криволинейная поверхность.
При обтекании ветром группы зданий зоны аэродинамич. следа смежных зданий влияют одна на др., иногда сливаясь, образуя сложные зоны с общей циркуляцией воздуха. Изучение размеров и др. хар-к зон необходимо для расчета диффузии вредных примесей вблизи здания, выбора мест расположения устройств, выбрасывающих вредные примеси в атмосферу, степени их очистки, расположения мест воздухозабора. При расчете ветровой нагрузки на здание, а также при определении естеств. воздухообмена в его помещениях необходимо знать избыточное статич. давление, возникающее за счет действия ветра. Для определения избыточного давления ветра применяют т.н. аэродинамич. коэфф., показывающий отношение избыточного статич. давления в одной из точек наружной поверхности здания к динамич. давлению ветра. Аэродинамич. коэфф. обычно определяют экспериментально в аэродинамических трубах на моделях зданий. Значение и знак этого коэфф. зависят от места расположения точки на поверхности здания, наличия близко располож. зданий, сооружений и деревьев, формы здания, направления ветра, рельефа местности.