Понятие, объединяющее явления, связанные с процессом обтекания здания турбулентным потоком воздуха (ветром). Около здания при обтекании ветром образуются застойные зоны. Знание характеристик этих зон необходимо для расчета загрязнения их выбросами вредных веществ технологическими и вентиляционными системами.
Вихревые зоны образуются за счет отрывных потоков от поверхности земли и кромок зданий (сооружений). Эти вихревые зоны представляют собой сложные вихревые неустановившиеся трехмерные потоки.
Нижние слои потока воздуха при набегании на здание затормаживаются и кинетическая энергия этой части потока переходит в потенциальную. Следовательно, статическое давление потока увеличивается. Нарастание статического давления происходит постепенно по мере приближения к зданию. Торможение потока начинается на расстоянии от здания примерно 5—8 калибров (средних размер фасада).
Максимальные избыточное давление воздуха — на поверхности наветреннего фасада здания. На этой поверхности набегающий поток образует характерную зону циркуляции. Вихри этой зоны как бы дополняют объем здания до удобообтекаемой формы, снижая тем самым потерю энергии основного потока. В этой зоне происходит активный обмен воздуха, совершающего закрученное движение от центральной части фасада к его краям и уходящего через боковые торцы на заветренную сторону здания.
Набегающий поток воздуха обтекает здание сверху и с боков. Обтекающий здание поток воздуха за счет некоторого поджатия имеет скорость большую, чем скорость набегающего на здание ветра. При срыве с кромок здания поток интенсивно эжектирует воздух с заветренной стороны здания, где в результате этого давление уменьшается. Воздух, уносимый из заветренной зоны, компенсируется воздухом из приземного слоя за зданием. Там движение воздуха заторможено настолько, что он разворачивается и входит в заветренную вихревую зону здания (аэродинамический след здания). В этой зоне крупномасштабные вихри отделены от основного потока криволинейной трехмерной пульсирующей поверхностью, через которую происходит достаточно активная смена воздуха.
При обтекании ветром группы зданий зоны аэродинамического следа смежных зданий влияют друг на друга, иногда сливаясь, образуя сложные зоны с общей циркуляцией воздуха.
Изучение размеров направления и интенсивности циркуляции и воздухообмена в вихревых зонах необходимо для расчета диффузии вредных примесей вблизи здания и за пределами его вихревых зон, выбора мест воздухозаборов, степени очистки от вредных примесей выбрасываемого из здания воздуха и решения других технических задач.
При расчете ветровой нагрузки на здание, расчете естественного воздухообмена через открытые проемы и неплотности стен и окон здания необходимо знать статическое давление, возникающее на поверхности здания при действии на него ветра.
Для этого определяют так называемый аэродинамические коэффициенты, показывающие отношение избыточного статического давления в одной из точек наружной поверхности здания к динамическому давлению ветра. Аэродинамические коэффициенты обычно определяют экспериментально в аэродинамических трубах на моделях зданий. Величина и знак аэродинамического коэффициента зависят от направления ветра, формы здания, места расположения точки на фасаде или поверхности здания, наличия близко расположенных зданий, рельефа местности и деревьев.
Автор:
Источник: РАСЭ
