Таким образом, если в идеальном газе где-то возникает повышенная скорость течения, то газ тотчас устремляется в эту зону, ещё больше увеличивая скорость течения (то есть образуется вихрь). Но идеальных газов не бывает, любой газ обладает пусть низкой, но вполне отличной от нуля вязкостью (см. раздел 3). Основополагающим понятием является число Рейнольдса Ке=рУа/|ы=Уа/у, где р - плотность газа, V -скорость движения газа V и ц=у-р - кинематическая и динамическая вязкость газа, а - характерный поперечный размер препятствия или трубы. При больших числах Рейнольдса преобладают свойства идеальной жидкости, то есть преобладают инерционные силы, взвихривающие поток. При малых числах Рейнольдса преобладают силы вязкости, гасящие вихревые движения.

В трубах турбулизация наступает при числах Рейнольдса более 2200. При обтеканиях же тел (препятствий) искажения ламинарности потока появляются при 11е=1-10, турбулентный след образуется при Ке>20, при Яе>500 возникают пульсации турбулентного слоя (пытающегося «вылезти» на боковую часть тела), при 11е>300000 воздух полностью турбулизуется за всем телом.

Для воздуха у=0,14 см2/сек и поэтому Ые=7-Уа, где V - скорость потока воздуха в см/сек, а - поперечный размер трубы или препятствия в см. То есть при характерном размере здания бани а=300 см и скорости ветра 100 см/сек число Рейнольдса составляет 2-105, то есть воздух за зданием бани заведомо турбулизуется уже при малейших дуновениях ветерка (ветер 1 м/сек - полный штиль). В щелях бани толщиной 1 мм турбулентность может наступить лишь при скоростях движения воздуха в них более 30 м/сек (скорости урагана). Это значит, что воздух в щелях (и порах) всегда течёт ламинарно со скоростями, пропорциональными Ар/ц

Рис. 45. Схема обтекания здания потоком ветра: а) - образование зоны торможения,

Рис. 45. Схема обтекания здания потоком ветра: а) - образование зоны торможения, турбулентной зоны и возникновение возможности сквозного продува; б) - гипотетическая схема сквозного продува ускоряющимся в окне ветром (без образования зоны торможения); в) - возникновение несквозного продува: 1 - набегающий поток ветра, 2 -обтекающий поток ветра, 3 - турбулентная зона на подветренной стороне здания, 4 и 5 -отсосы воздуха (в том числе через венттрубу) в поток ускоренного ветра с дефлектором 4 и без дефлектора 5, 6 - захват приточного воздуха воздухозаборником, 7 - образование вихревого потока, 8 - сквозной продув (пунктир).

(вязкостный режим течения, см. первое и четвёртое слагаемые для Св).

Таким образом, внешняя газодинамическая картина, формирующая внутреннюю вентиляцию здания, выглядит следующим образом (рис. 45а). Ветер 1, набегая на здание со скоростью Уо, тормозится до скорости У1=0, создавая статическое давление р1 на наветренной стороне, равное давлению торможения рт=р1+рУ12/2= =р1=р+рУо2/2, где р - атмосферное давление. В зоне над зданием статическое давление равно р2=рт-рУ22/2, где У2 - скорость ветра над зданием, близкая к скорости набегающего ветра, то есть р2 близко к атмосферному давлению. За зданием статическое давление рз=рт-рУз2/2, где Уз -скорость воздуха в вихрях. Если здание обтекается ламинарно (без образования турбулентной зоны 3), то рз =рт, и, следовательно, аэродинамического сопротивления здание не оказывает.

Если теперь откроем окно на наветренной стороне, то давление внутри здания скачком повысится на величину ветрового напора рУо2/2, то есть до р1. Но если открыть окно на подветренной стороне, то давление внутри здания скачком понизится до рз. Если же одновременно открыть и переднее, и заднее окна, то возникнет сквозной поток воздуха через здание за счёт перепада давлений р1 рз=рУз2/2 (не зависящего от ветрового напора). Если открыть одновременно окно на наветренной стороне и на крыше (рис. 45в), то возникает поток воздуха 5 за счёт перепада давлений Р1 р2=рУ22/2, близкого по величине к ветровому напору рУо2/2.

Страницы: 1 2 3 4 5