Научный архив: статьи

Существующие нормативные методики не всегда адекватно описывают динамический отклик высотных зданий при ветровых воздействиях, особенно с учетом сложной геометрии и взаимодействия с окружающей застройкой. В данном исследовании разработана методика численного моделирования динамического отклика высотных зданий при ветровых воздействиях, учитывающая аэродинамическую интерференцию и разрешающая спектр турбулентных пульсаций на основе нестационарного CFD-моделирования и прямого динамического конечно-элементного анализа. Показан пример использования данной методики и численные результаты моделирования динамического отклика при разных углах атаки ветра башни «Эволюция», входящей в состав ММДЦ «Москва-Сити».

Материалы и методы. Методика разделяет задачу на два этапа: нестационарное аэродинамическое моделирование и расчет динамической реакции конструкции. Для этого разработаны аэродинамические модели комплекса зданий ММДЦ «Москва-Сити» и конечно-элементная модель башни «Эволюция». Для аэродинамического моделирования применена гибридная модель турбулентности SBES, позволяющая разрешать спектр турбулентных пульсаций. Динамический отклик здания вычисляется с использованием прямого динамического конечно-элементного анализа на основе неявного метода Ньюмарка.

Результаты. Результаты аэродинамического моделирования представлены в виде поэтажных распределений аэродинамических сил и моментов для разных направлений ветра. Вычисленный на их основе динамический отклик показал существенное влияние аэродинамической интерференции на поведение здания. Сравнение с расчетами по нормативной методике СП 20.13330.2016 продемонстрировало консервативность последних и необходимость более точных методов расчета.

Выводы. Предложенная методика позволяет более точно прогнозировать динамический отклик высотных зданий при ветровых воздействиях, что имеет важное значение для обеспечения механической безопасности и динамической комфортности. Рекомендуется внедрение данной методики в практику расчетных обоснований высотных зданий, что даст возможность оптимизировать конструктивные решения, повысить механическую безопасность и увеличить экономическую эффективность высотного строительства.

Введение. Указывается важность использования композитного моделирования при проектировании волновых нагрузок и воздействий на портовые гидротехнические сооружения, а именно определения параметров расчетных волн. В нормативных документах, предназначенных для вычисления допустимых значений элементов волн для безопасного обслуживания судов у причала, отмечаются некоторые недостатки, часть из которых описывается в данной статье.

Материалы и методы. В качестве примеров рассматриваются два объекта: Западный транспортно-логистический узел, проектируемый в Кольском заливе Баренцева моря (где для численного моделирования применялись модель расчета ветровых волн SWAN и модель течений и уровней воды COASTOX-CUR, вычисления аналитическим методом осуществлены по СП 38.13330.2018), и Многофункциональный грузовой район, располагающийся в заливе Терпения Охотского моря (вычисления выполнялись в модели ветровых волн SWAN и длинноволновой модели SWASH). Для первого случая использовались значения волн в контрольных точках. Во втором примере - две расчетные модели для определения влияния судна на волновое поле: численная и аналитическая.

Результаты. Для первого примера выполнен анализ различий значений параметров волн с отражением и без аналитическим методом. Для второго представлены результаты моделирования - изополя значительных высот волн для стенки с судном и без него, с таблицей значений параметров волн в контрольных точках. Моделирование судна в причальном кармане показано через картины мгновенных отметок взволнованной поверхности и изополя значительных высот с выводом значений в контрольных точках. Представлен анализ полученных величин высот волн в полях с судном и без него.

Выводы. Анализ двух сценариев показал, что определение допустимых элементов волн у причала для безопасного обслуживания судов, выполненных по актуальным нормативным документам, может приводить к противоречиям, а именно между исходными данными для расчетов и значительным изменением полей волн акватории порта при взаимодействии волны с ошвартованным судном. Как следствие, это влияет на окончательное заключение о безопасном взаимодействии судов с причальными сооружениями.

Получена система одномерных многогрупповых уравнений для трех первых моментов функции распределения электронов в области промежуточных и высоких энергий, которая включает в себя уравнения баланса концентрации, плотности потока и плотности потока импульса электронов. Система предназначена для численного моделирования процессов, протекающих с участием быстрых электронов в слабоионизованной холодной плазме.

На основе численного моделирования в программном комплексе ANSYS разработана конструкция мономорфного (униморфного) деформируемого зеркала. Выбрана структура управляющих электродов, обеспечивающая на световой апертуре отработку аберраций до 5-го порядка включительно (первые 21 полином Цернике) с высокой точностью воспроизведения. Приведены расчеты основных характеристик мономорфного зеркала: функции влияния электродов, погрешность отработки заданных аберраций, прогиб зеркала под действием собственного веса, термодеформации поверхности зеркала вследствие изменения температуры окружающей среды, термодеформации и температурное поле от падающего лазерного излучения, собственные частоты колебаний зеркала. Результаты свидетельствуют о возможности использования зеркала для эффективной работы в составе адаптивной оптической системы.

При возбуждении электронным пучком парогазовой смеси Ne + Tl и создании инверсии населенностей на переходах иона таллия Tl+ в реакциях перезарядки получена и исследована лазерная генерация на линиях Tl+ с λ = 1922; 1385,2; 595,1; 695 и 707 нм (на первых двух линиях - впервые). В исследуемом диапазоне параметров накачки получена линейная зависимость мощности генерации от мощности накачки, свидетельствующая об эффективности электронно-пучкового возбуждения. Достигнута средняя мощность излучения 44 мВт на λ = 595 нм при частоте 1 кГц с эффективностью ~ 0,06%. Проведено численное моделирование энергетических характеристик лазера.

Рассматривается вариант Attacker-Defender-Target задачи с одним или двумя защитниками в плоской постановке. Предполагается, что цель и защитники двигаются прямолинейно с постоянной скоростью, атакующий двигается по догонной траектории без ограничения на радиус кривизны. Скорость защитников меньше скорости цели, скорость атакующего - больше. Смысл использования защитников заключается в том, чтобы атакующий вначале занимался их перехватом, и только после этого переключался на преследование основной цели. Тем самым время перехвата основной цели увеличивается, и она может стать недостижима для имеющего ограниченный запас топлива атакующего. Оптимизируются углы и времена выпуска защитников, в том числе рассматривается вариант выпуска защитников с одной стороны от цели. Исследование осуществляется для различных моделей работы системы самонаведения автономного атакующего аппарата: движения к центру масс всех преследуемых объектов, к ближайшей цели по расстоянию или по угловой дальности. Проведено численное моделирование, показывающее важность выбора угла выпуска защитников, целесообразность использования второго защитника, получены сценарии, в которых использование защитников делает основную цель недостижимой для атакующего.

В настоящей работе рассмотрен механизм передачи деформаций от подрабатываемого грунтового массива, вызванных влиянием добычи полезных ископаемых, на конструктивные элементы армокаменных сооружений – кирпичных зданий. Рассматриваются различные мо-дели поведения кирпичной стены и грунтового основания, а также варианты их контактного взаимодействия. Определены предельные деформации грунта для заданных характеристик в моделях. Показано, что уровень деформаций и их рост в несущих элементах армокаменных сооружений существенным образом определяется выбором варианта взаимодействия конструктивных элементов в системе с грунтовым основанием. На основе рассмотренных моделей построены зависимости осредненной деформации в кирпичной стене перевязанного сечения для разных марок прочности от деформации грунтового основания.

Механические метаматериалы по типу сот, например тетрахиральные, привлекают большое внимание благодаря своим уникальным свойствам. В настоящей работе изучен эффект отклонения образца из метаматериала при одноосном нагружении. В механическом по-ведении (отклонение от исходного положения) обнаружен интересный эффект, который за-висит от площади поперечного сечения тетрахиральной структуры и размера кольца. При сравнении большей и меньшей площадей обнаружено, что для малого размера кольца бόльшая площадь дает меньшее отклонение. При увеличении размера кольца бόльшая площадь дает большее отклонение в сравнении с меньшей площадью. Эффект скручивания связан с изменением линейных размеров образца, что позволило исследовать влияние изменения в структуре метаматериала на его эффективный коэффициент Пуассона. Несмотря на малые отличия при различных случаях варьирования параметров, зафиксировано отрицательное значение коэффициента Пуассона. Предложена аналитическая формула, адекватно описывающая каждый график зависимостей для коэффициента Пуассона.

Работа посвящена вопросам численного моделирования аэродинамики профиля NACA 0012 при различных углах атаки. Рассмотрено два подхода к определению угла атаки: за счет изменения положения вектора скорости набегающего потока и за счет изменения относительного положения плоского аэродинамического профиля. Величина угла атаки варьируется в диапазоне от −5 до +10°. Численное моделирование проводилось с помощью пакета openFoam для решения задач механики сплошной среды в стационарной постановке на осно-ве конечных объемов с использованием решателя rhoSimpleFoam. В результате исследования были получены значения скорости потока и давления, частично определяемые методом зада-ния угла атаки. Показано существенное влияние метода задания угла атаки на расчетные аэродинамические коэффициенты. Дана оценка математической корректности и численной неоднозначности рассмотренных подходов. Сравнение коэффициентов сопротивления друг с другом в сочетании с качественным анализом полей физических величин показывает не-корректность определения угла атаки путем изменения положения вектора скорости набега-ющего потока.

Наличие в элементах конструкций из композиционных материалов межслойных дефектов, связанных с несовершенством технологии их изготовления, сложными взаимодействиями компонентов, воздействием ударных нагрузок, приводит к снижению прочности та-ких элементов и оказывает серьезное влияние на остаточную прочность. В работе проведено численно-экспериментальное исследование поведения при ударном нагружении пластины из композиционного материала с переменным углом укладки слоев. Экспериментально определены скорости ударника до и после пробития многослойной пластины, а также размеры межслойных дефектов в виде расслоений. Для моделирования процесса разрушения пластин из композиционных материалов при ударном нагружении использовали программное обеспечение Ansys LS-DYNA в режиме двойной точности. Выявлено, что значительную роль в снижении энергии удара играют размеры расслоений в зависимости от угла укладки слоев в пакете. Получена зависимость между площадью расслоения и остаточной скоростью ударника: чем больше площадь дефекта типа «расслоение», тем больше снижение скорости ударника.

Статья посвящена численному исследованию математической модели фильтрации сжимаемой жидкости в пороупругой среде с неоднородными граничными условиями. Исходная задача сводится к двум уравнениям для нахождения функций пористости и плотности жидкости. Для нахождения плотности предлагается симметричная разностная схема второго порядка аппроксимации по времени и пространству, а для отыскания пористости метод Рунге-Кутты четвертого порядка точности.

Увеличение экспорта отечественных ядерных технологий в другие страны — одна из основных стратегий развития Госкорпорации «Росатом». Очевидно, что для дальнейшего развития в этом направлении необходимо стремиться к сокращению капитальных затрат на сооружение главного экспортного продукта ГК «Росатом» - АЭС с реактором ВВЭР-1200. Это становится особенно актуальным в связи с интенсивным ростом конкуренции на рынке атомных технологий, наблюдаемым в последние годы. Одним из путей улучшения экономических характеристик энергоблока является снижение стоимости пассивных систем при сохранении их проектных функций. В предложенном способе оптимизации системы пассивного отвода тепла (СПОТ) реактора ВВЭР-1200, который заключается в уменьшении площади поверхности теплообменников при одновременном создании мелкодисперсного водного аэрозоля для интенсификации процесса теплоотвода с целью обеспечения мощностных характеристик, заложенных в проекте. В рамках более детального изучения предложенного пути оптимизации было проведено расчетное CFD-моделирование охлаждения водным аэрозолем, теплообменной трубчатой ​​системой пассивного отвода тепла в программном комплексе Ansys. Были получены важные параметры теплоотдачи при использовании водного аэрозоля с различными свойствами. Кроме того, был проведен сравнительный анализ полученных данных с подобными последствиями при охлаждении теплообменной трубки сухим воздухом с целью обоснования обоснованности применения аэрозольного охлаждения.