• YouTube Social  Icon
  • Facebook Social Icon
  • Twitter Social Icon

 

© 1998-2019 Группа компаний «Спектрум»: Москва - Санкт-Петербург - Новосибирск - Берлин

Моделирование температурного режима конструкций

Моделирование теплообмена методом конечных элементов (МКЭ) выполняется для определения действительного распределения температур и тепловых потоков в строительных конструкциях и грунтах. В зависимости от учёта фактора времени, различают:

  • стационарные расчёты теплопроводности, в которых учитывается теплопроводность материалов, а граничные условия (температуры, тепловые потоки) принимаются постоянными во времени;

  • нестационарные расчёты теплопроводности, в которых учитывается не только теплопроводность, но и теплоёмкость материалов, а граничные условия изменяются во времени.

В нестационарных расчётах в результате учёта теплоёмкости, для изменения температуры на определённую величину требуется поглощение или отдача определённого количества тепловой энергии, а скорость передачи тепловой энергии зависит от теплопроводности и температурного градиента. Это позволяет определить время, необходимое на изменение температурного режима.

Таким образом, стационарные расчёты позволяют получить постоянный температурный режим, нестационарные расчёты позволяют воспроизвести изменение температурного режима во времени.

Расчёты температурного режима конструкций

 

Определение температурных полей в конструкциях требуется для учёта температурных воздействий в расчётах напряжённо-деформированного состояния (НДС). Изменение температуры материала приводит к изменению его объёма, что учитывается коэффициентом линейного расширения. В свою очередь, изменение объёма материала (например, одних слоёв относительно других) вызывает появление дополнительных температурно-обусловленных напряжений, которые определяются на основе распределения температурных градиентов в объёме конструкции.

В таких задачах, как расчёт сплошной однородной стены при постоянных температурах с обеих сторон, распределение температур по толщине конструкции будет линейным и не требует специального моделирования. Расчёты теплопроводности становятся необходимы, когда распределение температур в конструкциях не поддаётся аналитическому определению:

  • в конструкциях сложной геометрической формы, например, в массивных конструкциях;

  • когда граничные условия изменяются во времени, например, учёт сезонных температурных воздействий, или температурных воздействий пожара.

Полученное в расчёте теплопроводности температурное поле передаётся в расчёт напряжённо-деформированного состояния (однократно или многократно, как в случае нестационарного расчёта теплопроводности и поэтапного расчёта НДС). Таким образом, выполняется расчёт термоупругости, носящий мультифичичный характер.

Spectrum.logo.RU