Пример расчета моментов и ветровых нагрузок на отражателе антенны при воздействии ветра переменного направления
Рассмотрена задача численного моделирования аэродинамических ветровых нагрузок (сил и моментов) на отражатель параболической антенны при воздействии ветра переменного направления.
Отражатель имеет диаметр 1.8 м.
Скорость ветра 15 м/с, азимутальное направление ветра переменное от 0°до 180°с шагом 30°, характерное число Рейнольдса задачи Re=5·106.
Общий вид геометрии отражателя и расчетной области представлены на следующих слайдах (Рисунок 1 - 2)
Моделирование проводилось в пакете Flow-3d.
Расчетная сетка с переменной плотностью в пограничных слоях содержит 553тыс. узлов. В областях резкого изменения кривизны поверхности, в окрестности изломов, которые могут провоцировать отрывные течения в пограничных слоях, и в пограничном слое в окрестности твердых стенок препятствий делалось специальное сгущение ячеек сетки.
Для решения уравнений Навье-Стокса, описывающих вязкие турбулентные течения, использовался метод конечного объема и модель турбулентности.
Результатами моделирования являются интегральные характеристики – суммарные ветровые нагрузки и моменты, действующие на отражатель антенны при переменном направлении ветра (от 0° до 180°), где силы рассчитаны в Ньютонах (Н), а опрокидывающий момент – в Ньютонометрах (Нм), и эпюры распределения давления и магнитуды скоростей потока.
Результаты моделирования (антенна диаметром 1860 мм)
Рисунок 3. Сила по оси X
Рисунок 4. Сила по оси Y
Рисунок 5. Момент по Z
По данным графиков сил и моментов можно сделать вывод, что максимальный момент возникает при азимутальном отклонении антенны на углы от 30 до 70 градусов, а так же от 110 до 150.
Рисунок 6. Эпюры распределения давления для азимутального угла = 0
Рисунок 7. Эпюры распределения скоростей для азимутального угла = 0
Рисунок 8. Эпюры распределения давления для азимутального угла = 30
Рисунок 9. Эпюры распределения скоростей для азимутального угла = 30
Рисунок 10. Эпюры распределения давления для азимутального угла = 60
Рисунок 11. Эпюры распределения скоростей для азимутального угла = 60
Рисунок 12. Эпюры распределения давления для азимутального угла = 90
Рисунок 13. Эпюры распределения скоростей для азимутального угла = 90
Рисунок 14. Эпюры распределения давления для азимутального угла = 120
Рисунок 15. Эпюры распределения скоростей для азимутального угла = 120
Рисунок 16. Эпюры распределения давления для азимутального угла = 150
Рисунок 17. Эпюры распределения скоростей для азимутального угла = 150