Форум » Снег, освещенность, погода » Инженерная оценка мощности вихрей » Ответить

Инженерная оценка мощности вихрей

Владимир Сидоров: Оценка мощности вихрей, образующихся при обтекании сильным ветром аэродинамических препятствий. При сильном ветре за аэродинамическим препятствием образуются воздушные вихри. Можно ли оценить энергию, затрачиваемую в единицу времени на вихреобразование? Попробуем это сделать с чисто инженерных позиций, так, как это делается при оценке ветровой нагрузки (СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия). С некоторой долей условности считаем, что потеря доли кинетической энергии поступательного движения воздушного потока в основном превращается в кинетическую энергию вихревого движения. Как известно, на аэродинамическое препятствие в воздушном потоке действует ветровая нагрузка, величина которой зависит как от скорости ветра, так и от размеров и формы препятствия. Мощность, теряемая ветровым потоком при обтекании аэродинамического препятствия W, равна: W=wm*v0*S, где wm - величина удельной ветровой нагрузки, v0 - скорость ветра, S - аэродинамическая площадь препятствия. Общая величина нагрузки согласно СНиП принимается равной: wm=w0*k*С, где w0 - нормативное значение ветрового давления, k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, С - аэродинамический коэффициент. Нормативное значение ветрового давления w0 для инженерных целей принимается равным: w0=0.61*v02. Зададимся несколькими значениями скорости ветра: от 20 м/с до 60 м/с с интервалом 10 м/с. Значение коэффициента, учитывающего изменение ветрового давления по высоте, для наших целей можно принять равным 1, поскольку высота препятствий невелика, не более 10 метров. Поскольку форма препятствия может быть самой разнообразной, для оценки можно задаться самой простой формой, например в виде полусферы, расположенной на поверхности земли. В этом случае аэродинамическая площадь S может быть определена как: S=0.5*3.14*H2, где Н - высота препятствия. Коэффициент аэродинамического сопротивления С в соответствии с нормами определяется из условия: С=1.3 при Re<105, С=0.6 при 2*105<Re<3*105, С=0.2 при 4*105<Re. При промежуточных значениях Re величина С определяется интерполяцией. Значение числа Рейнольдса Re согласно СНиП определяется по формуле: Re=0.88*105*d*(w0*k*γf)0.5, где d - диаметр сферы, γf - коэффициент надёжности по нагрузке, принимаемый равным 1.4, смысл параметров w0 и k приведен ранее. Сразу хочу уточнить, что все значения чисел Рейнольдса оказались больше 400000, поэтому величина коэффициента С была принята равной 0.2. На основании полученных формул была составлена таблица величин мощности, теряемой ветровым потоком на препятствии, для разных значений высоты препятствия: от 2 м до 10 м с шагом 2 м. Мощность, теряемая ветровым потоком на препятствиях различной высоты, Вт. 2 м 4 м 6 м 8 м 10 м 20 м/с 6129 24517 55164 98068 153232 30 м/с 20686 82745 186177 330981 517158 40 м/с 49034 196137 441308 784548 1225856 50 м/с 95770 383080 861930 1532320 2394250 60 м/с 165491 661962 1489415 2647849 4137264

Ответов - 48, стр: 1 2 3 All

Олег_ВП: Дул север и очень сильный. Та вершина над палаткой в самом конце пролета в прогибе хребтов стоит, если смотреть с севера. Что следует из формул?

Владимир Сидоров: Олег_ВП пишет: Что следует из формул? Это может быть интересно только инженерам.

uriy1962: Я правильно понял, что мощность воздушного вихря за палаткой при скорости 60 м будет равна 661962 Вт?

Владимир Сидоров: uriy1962 пишет: Я правильно понял, Вы поняли не совсем правильно. Такая мощность вихреобразования получилась для препятствия в виде полусферы радиусом 4 метра при скорости ветра 60 м/с. При условии, конечно, что препятствие выдержит такой напор (палатка точно не выдержит). Для объекта размером с палатку мощность при таком ветре будет примерно 100000 - 150000 Вт. В следующий раз попробую посчитать нагрузку на стоящую палатку размером 4х1.7х1.3 для разных скоростей ветра.

uriy1962: А есть смысл считать палатку, которая устояла? Больший интерес вызывает мог ли вихрь или воздушный поток, применительно к нашим условиям поднять человека и на какое расстояние кинуть.

Владимир Сидоров: uriy1962 пишет: А есть смысл считать палатку, которая устояла? Больший интерес вызывает мог ли вихрь или воздушный поток, применительно к нашим условиям поднять человека и на какое расстояние кинуть. Вы считаете, что кого-то ветром унесло? Скорее палатку бы разорвало или унесло вместе с рюкзаками и ведрами. Я уверен.

Олег_ВП: Владимир Сидоров пишет: Скорее палатку бы разорвало или унесло вместе с рюкзаками и ведрами. Я уверен. Это смотря откуда дуло. Экран около палатки есть, в виде вершины.

Владимир Сидоров: Олег_ВП пишет: Экран около палатки есть, в виде вершины. Вопрос касался уноса человека от палатки, а не с вершины, поэтому скорость предполагалась такая, какая возле палатки, то есть уже с учётом всех экранов.

Олег_ВП: Владимир Сидоров пишет: Роза ветров в каждой зоне гор своя. Там по веткам можно бы понять самый сильный и холодный вектор. Лежали лицами на юг. Значит дул север. ( бывал в примерно такой же передряге на перевале). На гугле в 3Д хорошо прослеживается единый тектонический прогиб с севера. Перевал лежит почти в центре пролета северной воздушной массы.

Владимир Сидоров: Олег_ВП пишет: Роза ветров в каждой зоне гор своя. Олег, топик посвящён энергии вихрей. Давайте, если хотите, обсудим направление ветров в другом топике. Однако должен предупредить, что это вопрос я глубоко не прорабатывал.

Олег_ВП: Владимир Сидоров пишет: Понять бы, что это был за циклон. По описанию , такой непогоды местные не видели 32 года, как минимум. Энергия вихря напрямую зависит от скорость ветра. Есть ли косвенный способ его оценить в момент трагедии?

Владимир Сидоров: Олег_ВП пишет: Энергия вихря напрямую зависит от скорость ветра. Есть ли косвенный способ его оценить в момент трагедии? Разве только на основе аналогии. Допустим, в какой-то момент метеостанции зафиксировали такие же параметры погоды, как и тогда (температура, направление и скорость ветра). Если при этом фиксировать параметры погоды на Перевале, то можно сказать, что они будут близки тогдашним. Другого способа оценить я пока не вижу.

Владимир Сидоров: Олег_ВП пишет: Значит дул север Да, после навала холодного фронта ветер меняет направление по часовой стрелке на 90°, то есть с западного на северный.

Олег_ВП: Владимир Сидоров пишет: навала холодного фронта ветер меняет направление по часовой стрелке на 90°, то есть с западного на северный. В подобных условиях, возникало только одно желание, - закрыть руками лицо от непогоды , отвернувшись спиной в ветру. То есть направление в момент замерзание узнать можно точно. Сила ветра? Палатку не сдуло , несмотря на высокую общую парусность. У нас сильный ветер, при грозе в море, легко порвал грот-парус , на спортивной яхте (9 тонн), когда заклинил механизм спуска. Для изготовления современного паруса идет отнюдь не старенький платочный брезент.

uriy1962: Олег_ВП пишет: Палатку не сдуло , несмотря на высокую общую парусность. У нас сильный ветер, при грозе в море, легко порвал грот-парус , на спортивной яхте (9 тонн), когда заклинил механизм спуска. Для изготовления современного паруса идет отнюдь не старенький платочный брезент. Сравнение палатки с парусом не годится, потому что парус не был ничем придавлен. Согласитесь, если парус сорвало и он лег на поверхность воды, никакой силы ветер его бы не порвал. Владимир Сидоров пишет: Скорее палатку бы разорвало или унесло вместе с рюкзаками и ведрами. Я уверен. Вес палатки с содержимым и с людьми на порядок выше отдельного человека. Плюс палатка закреплена, плюс придавлена снегом. Во время по кидания палатки, кого то подхватило и унесло, причем направление уноса было замечено, только этим можно объяснить не медленность отхода группы в сторону кедра, а не в сторону лабаза. Только так объясняется отсутствие попыток достать вещи, обуться, взять пилы, топоры. Главное, что они не могли подумать, что поиски унесенного затянутся и их самих нужно будет спасать! Кстати, лично для Сидорова: снег в этой интерпретации можно с легкостью заменить на воздействие инфразвуком, хотя снег я вижу и палатку всю под снегом, кроме передней малой части, тоже вижу.

Владимир Сидоров: uriy1962 пишет: Вес палатки с содержимым и с людьми на порядок выше отдельного человека. Плюс палатка закреплена, плюс придавлена снегом. Рассчитайте, чтобы убедиться. uriy1962 пишет: Во время по кидания палатки, кого то подхватило и унесло Ваша версия нуждается в отдельном топике.

NordSerg: Владимир Сидоров пишет: Мощность, теряемая ветровым потоком на препятствиях различной высоты, Вт. 2 м 4 м 6 м 8 м 10 м 20 м/с 6129 24517 55164 98068 153232 Что-то ваши данные сильно разнятся с другим инженером - ветер 2-3 метра в секунду - мощность, снимаемая с одного квадратного метра ометаемой площади - 2 ватта ветер 3-5 метров в секунду - мощность 7,5 ватт/кв.м ветер 5-10, порывы до 15 метров в секунду - мощность 60 ватт на квадратный метр. http://camru.org/articles/wind_power_and_wind_turbines_problems.html Как же так?

Владимир Сидоров: NordSerg пишет: Как же так? Пересчитайте сами, если сомневаетесь.

NordSerg: Владимир Сидоров пишет: Пересчитайте сами, если сомневаетесь. Вы допустили ошибку в расчетах. На самом деле можно обойтись без таких замуденных вычислений. Вот гораздо проще - Мощность передаваемая ветром: P = 0,6 х S x V^3 P - это мощность, в Вт. S - площадь (м2) на которую перпендикулярно дует ветер. V - скорость ветра, в метрах в секунду (в формуле - в кубе). т.е. мощность, энергия, что несет в себе ветер прямо пропорционально обдуваемой им площади и кубу его скорости. Например, ветер, дующий на 1 кв. метр со скоростью 2 м/с «несет» в себе энергию 4,8 Ватт. Если скорость ветра увеличится до 8 метров в секунду, то мощность возрастет до 307 Ватт. Сравните со своими вычислениями...

Владимир Сидоров: NordSerg пишет: Вы допустили ошибку в расчетах. Какую, где? Это Вы сами где-то потеряли и, поэтому, нигде не учли аэродинамический коэффициент С. NordSerg пишет: Мощность передаваемая ветром: НордСерж, Вы разве не можете посчитать мощность, передаваемую на полусферу радиусом 2 метра при скорости 20 м/с? Или не можете разобраться в цифрах, которые у Вас на экране? NordSerg пишет: Сравните со своими вычислениями... Вы сначала с предметом поближе познакомьтесь, а уж потом со своими советами в белый свет выходите. И приучайте себя перед опубликованием перечитывать свои посты, чтобы не городить ерунду.



полная версия страницы