Моделювання повітряного потоку в районі української антарктичної станції

Abstract

Місце розташування української антарктичної станції Академік Вернадський призводить до виникнення низки проблем, пов’язаних з необхідністю забезпечення життєдіяльності та безпеки людей. Інфраструктура станції Академік Вернадський протягом року зазнає впливу значних кліматичних навантажень, таких як: вітер, дощ, сніг та низька температура. Руйнування або навіть значне пошкодження елементів інфраструктури антарктичної станції може викликати загрозу для життя людей, які знаходяться на ній та не мають можливості евакуюватися. Тому необхідно визначити поля розподілу вітрового навантаження в межах антарктичної станції Академік Вернадський для виявлення найбільш навантажених об’єктів її інфраструктури. Програмне середовище системи автоматизованого проектування SolidWorks дозволяє будувати геометричні моделі об’єктів різної складності. Саме тому дану система було обрано для моделювання інфраструктури української антарктичної станції Академік Вернадський. Імітаційне моделювання впливу вітрового навантаження проведено у програмному комплексі скінчено-елементного аналізу ANSYS. Створено геометричні моделі об’єктів інфраструктури станції. Використовуючи фотографії української антарктичної станції Академік Вернадський та її топологічну карту, також створено геометричні моделі місцевості та складальні одиниці місцевості з установленими на ній об’єктами інфраструктури станції. У результаті імітаційного моделювання з використанням розроблених геометричних моделей отримано поля тиску та векторні поля швидкості повітряного потоку, які показують кількісні та якісні результати. Створено геометричні моделі та виконано імітаційне моделювання об’єктів інфраструктури української антарктичної станції Академік Вернадський в умовах вітрового навантаження. Показано, що у випадку дії вітру з материка елементами інфраструктури станції, які сприймають основне вітрове навантаження, є головна будівля та РВС-200. Визначено, що наявність пальового фундаменту впливає на векторні поля швидкості, тож даним елементом не бажано нехтувати при виконанні подальших досліджень. Показано, що практично всі об’єкти інфраструктури станції призводять до виникнення значних турбулентних хвостів при їх обтіканні.The location of the Ukrainian Antarctic Akademik Vernadsky station leads to several problems related to the need to ensure the livelihood and safety of people. The infrastructure of Vernadsky station is affected by significant climatic loads during the year, such as wind, rain, snow and low temperatures. The destruction or even significant damage to the infrastructure of the Antarctic station can endanger the lives of people who are on it due to the inability to evacuate. The purpose of the study is to determine the fields of wind load distribution within the Antarctic Vernadsky station. This is necessary in order to identify the infrastructure objects that are most affected by wind loads. SolidWorks computer-aided design software environment allows you to build geometric models of objects of varying complexity. That is why this system was chosen to model the infrastructure of the Ukrainian Antarctic Vernadsky station. Simulation modeling of wind load was performed in the computer-aided engineering software of finite element analysis ANSYS. Geometric models of the infrastructure objects of the Ukrainian Antarctic Vernadsky station were created. Simulation modeling of the station under wind load conditions was performed. It is shown that in the case of wind from the mainland, the elements of the station's infrastructure that receive the main wind load are the main building and the VST-200. It is determined that the presence of a pile foundation affects the velocity vector fields, so this element should not be neglected when performing further research. It is shown that practically all objects of the station's infrastructure lead to significant turbulent vortices. Geometric models of the infrastructure objects of the Ukrainian Antarctic station Academician Vernadsky were created. Simulation modeling of the station under wind load conditions was performed. It is shown that in the case of wind from the mainland, the elements of the station's infrastructure that receive the main wind load are the main building and the RVS-200. It is determined that the presence of a pile foundation affects the velocity vector fields, so this element should not be neglected when performing further research. It is shown that almost all infrastructure objects of the station lead to significant turbulent tails when they flow around.