Телемаков Максим Игоревич, аспирант
346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
Maxim I. Telemakov, PhD student
132 Prosveshcheniya Str., Novocherkassk, 346428
Бузало Нина Александровна, кандидат технических наук, профессор, профессор кафедры градостроительства, проектирования зданий и сооружений
346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132
Nina A. Buzalo, Cand.Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Urban Planning, Design of Buildings and Structures
132 Prosveshcheniya Str., Novocherkassk, 346428
Введение. Современная архитектура характеризуется активным использованием зданий сложной криволинейной формы, обладающих высокой выразительностью, но требующих решения новых инженерных задач, связанных с обеспечением их аэродинамической устойчивости. Нормативные методы расчёта ветровых нагрузок ориентированы преимущественно на здания простой геометрической формы и не учитывают особенностей обтекания свободных оболочек. Это обусловливает необходимость систематизации современных подходов к анализу ветрового воздействия на подобные сооружения. Целью настоящего исследования является обобщение и сравнение нормативных, экспериментальных и численных методов оценки аэродинамической устойчивости зданий сложной формы.
Материалы и методы. Объектом исследования является здание с биоморфной трёхлучевой структурой, характеризующееся плавными очертаниями и сложной пространственной топологией. Для анализа аэродинамических характеристик выполнено численное моделирование ветрового потока с применением программы RWIND Simulation. Исследование выполнено с целью определения особенностей обтекания и распределения аэродинамических нагрузок на поверхность здания сложной формы.
Результаты исследования. В результате выполненных расчетов получены распределения давления, скоростей и коэффициентов давления по поверхности здания. Выявлены зоны локального повышения и разрежения давления в областях сопряжения объёмов и углублений кровли. Установлено, что криволинейная форма здания способствует снижению интегрального аэродинамического сопротивления, однако вызывает образование локальных вихревых структур, которые необходимо учитывать при проектировании фасадных и кровельных систем.
Обсуждение и заключение. Полученные результаты подтверждают эффективность применения методов вычислительной гидродинамики (CFD — Computational Fluid Dynamics) для анализа аэродинамических свойств зданий сложной формы. Комплексное использование нормативных, экспериментальных и численных подходов обеспечивает более точную оценку ветровых воздействий и способствует формированию современной методологии проектирования аэродинамически устойчивых архитектурных сооружений.
Introduction. Modern architecture is characterized by the extensive use of buildings with complex curvilinear forms that are high expressive yet require tackling new engineering challenges associated with ensuring their aerodynamic stability. Normative methods for calculating wind loads are largely focused on buildings with a simple geometric shape and fail to account for the flow characteristics of free-form shells. This highlights the need to systematize modern approaches to analyzing wind effects on such structures. The aim of the study is to summarize and compare normative, experimental, and numerical methods for assessing the aerodynamic stability of complex-shaped buildings.
Materials and Methods. The object of the study is a building with a biomorphic three-beam structure characterized by smooth contours and a complex spatial topology. In order to analyze its aerodynamic characteristics, numerical simulation of wind flow was performed using the RWIND Simulation software. The study was conducted in order to identify the flow characteristics and distribution of aerodynamic loads on the surface of a complex-shaped building.
Research Results. As a result of the calculations, distributions of the pressure, velocity, and pressure coefficients over a building surface were obtained. Zones of a local pressure increase and dilution were identified in the areas of volume junctions and roof recesses. It was found that the curvilinear form of a building contributes to a reduction in the overall aerodynamic drag; however, it also induces the formation of local vortex structures, which is to be considered in designing façade and roofing systems.
Discussion and Conclusion. The results confirm the effectiveness of applying Computational Fluid Dynamics (CFD) methods for analyzing the aerodynamic properties of complex-shaped buildings. The integrated use of normative, experimental, and numerical approaches ensures a more accurate assessment of wind effects and contributes to developing a cutting-edge methodology for designing aerodynamically stable architectural structures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.