Основные функциональные возможности

Создание трехмерной геометрии массива грунта в программе Борей 3D

Создание модели грунтового массива

Программа Борей 3D позволяет определить модель грунтового массива с учетом рельефа грунта, вертикальной планировки. Заполнение модели грунтами производиться плоско-параллельными слоями по наиболее близким скважинам. При этом, изоповерхности поля глубин адаптируются под рельеф.

Рельеф определяется высотными отметками, а высотными отметками планировки возможно определить насыпной грунт или срезку грунта. Поле высот строится на основе кусочно-линейной интерполяции, основанной на триангуляции Делоне.

Создание трехмерной геометрии инженерных сооружений

Программа Борей 3D позволяет определять трехмерную геометрию инженерных сооружений.

Комбинируя инструменты рисования 3D объектов (Коробка, Цилиндр, Выдавливание и т.д.) с инструментами двоичных операций (Объединение, Пересечение, Вычитание и т.д.) возможно определить сложную геометрию инженерных сооружений. В дальнейшем, геометрии присваивается тип (граничное условие или материал) или же геометрия используется в качестве декоративного элемента.

Также возможно определить геометрию в CAD программах, таких как AutoCAD, Inventor, SolidWorks, КОМПАС-3D и загрузить ее в программу Борей 3D через формат STL.

Создание трехмерной геометрии инженерных сооружений в программе Борей 3D
Загрузка файлов в формате STL в программе Борей 3D
Загрузка опорной геометрии в формате DXF в программе Борей 3D

Загрузка опорной геометрии

Программа Борей 3D позволяет загрузить графические изображения из файлов растровых (Jpg, Png, Bmp) и векторных (Dxf) форматов.

В последующем, загруженное изображение может использоваться в виде декоративного элемента или сетки для определения СОУ и других объектов модели.

Расчет теплофизических свойств грунтов

Программа Борей 3D позволяет определить как материалы без фазового перехода, так и материалы с учетом фазового перехода в диапазоне кривой незамерзшей воды.

Для определения модели необходимо ввести значения теплофизических свойств грунтов по данным материалов инженерных изысканий, или выполнить расчет теплофизических свойств самостоятельно или по одному из встроенных методов. Для расчета реализованы различные методы теплофизических свойств грунтов (СП 25.13330.2012, СНиП 2.02.04-88, Гаврильев, Аксенов, Хрусталев, Роман).

Окно работы с базой данных материалов программы Борей 3D
Адаптация программы Борей 3D к большим объемам данных

Расчет параметров теплообмена

Граничные условия теплообмена возможно определить либо в виде области на плане модели, либо в виде 3D объекта инженерного сооружения. Для расчета численных значений теплообмена реализованы методы расчета теплопередачи через плоскую стенку, а также методы пересчета параметров климата (скорость ветра, высота снежного покрова) в параметры теплообмена (методы авторов Хрусталев, Павлов, Осокин, Иванов, Шендер, и др). Расчет параметров теплообмена может быть выполнен с учетом тренда различных видов и периодов тренда, применяемого к температурам воздуха, скоростям ветра, высотам снежного покрова и т.д.

Программа адаптирована с большим объемам данных фактических измерений.

Расчет параметров работы сезонно-действующих охлаждающих устройств

Программа Борей 3D моделирует работу СОУ как особый инженерный объект, моделирование работы которого встроено в вычислительный алгоритм программы. 

Параметры работы СОУ задаются в виде кривой теплоотдачи конденсатора СОУ в окружающую среду и внутренних термических сопротивлений теплопередачи. Для определения параметров работы СОУ возможно воспользоваться встроенным расчетным методом или определить кривую теплоотдачи конденсата СОУ по собственным экспериментальным или расчетным данным.

Окно работы с базой данных сезонно-действующих охлаждающих устройств программы Борей 3D
Окно параметров инженерно-геологических скважин программы Борей 3D
Окно работы с базой данных инженерно-геологических скважин программы Борей 3D

Нахождение неопределенных параметров теплообмена и начального распределения температур

Часто бывает так, что измерения температур грунтов при изысканиях выполняются в периоды времени отличные от начала строительного периода и как следствие периода запуска расчета (например: изыскания выполнялись в январе, а начало строительства планируется в октябре). Для пересчета измеренных при изысканиях температур и нахождения температур на момент запуска расчета реализована специализированная расчетная утилита.

С помощью данной утилиты также возможно идентифицировать (найти) параметры теплообмена с окружающей средой которые приводят к температурам грунтов измеренным при инженерных изысканиях.

Автоматическое построение неравномерной расчетной сетки

Программа Борей 3D автоматически строит неравномерную расчетную сетку. Борей 3D позволяет определить участки сгущения расчетной сетки и параметры построения расчетной сетки, т.е. перехода от мелких шагов разбивки модели к более крупным шагам.

Автоматическое построение расчетной сетки в программе Борей 3D
Трехмерная интерполяция начальной температуры грунта в программе Борей 3D

Трехмерная интерполяция начальной температуры грунта

Для получения начальной температуры грунта используется трехмерная интерполяция температур по данным одной или нескольких скважин. Для этого используется кусочно-линейная интерполяция, основанная на триангуляции Делоне, вдоль изоповерхностей поля глубин. При этом, изоповерхности поля глубин адаптируются под рельеф.

Моделирование работы сезонно-действующих охлаждающих устройств

Программа Борей 3D является одним из двух уникальных специализированных программных решений для расчета температур ММГ, в математический алгоритм которых встроена процедура расчета теплового баланса сезонно-действующих охлаждающих устройств (СОУ) и критериев запуска их в работу. Это позволяет значительно повысить точность расчета параметров теплового взаимодействия СОУ с  грунтами оснований, по сравнений с моделированием СОУ в виде граничных условий теплообмена. 

Моделирование работы СОУ производиться путем постановки граничных условий второго рода в виде внутренних источников/стоков теплоты. Это позволяет определить теплообмен СОУ независимо от размеров ячеек расчётной сетки и как следствие значительно уменьшить влияние наличия СОУ на скорость вычислений.

СОУ могут моделироваться в виде вертикальных, наклонных, слабонаклонных, горизонтальных, систем ВЕТ и ГЕТ, анкерных и с теплоизоляцией. 

Работа сезонно-действующих охлаждающих устройств СОУ
Расчет динамики распределения температур грунтов в программе Борей 3D

Расчет динамики распределения температур

Программа Борей 3D реализует математический аппарат моделирования распространения температурных полей в среде с фазовыми переходами в диапазоне температур незамерзшей воды.

Борей 3D осуществляет распараллеливание расчетов на многоядерных процессорах (CPU) или на современных графических ускорителях (GPU) c использованием технологии CUDA.

Анализ результатов расчета

Программа Борей 3D позволяет выполнить анализ результатов расчета в виде трехмерных температурных полей, двухмерных сечений и графиков температур по термометрическим скважинам.

Температурные поля могут быть представлены в виде изолиний и/или изоповерхностей.

Анализ температур в программе Борей 3D