Водопропускная труба в основании взлетно-посадочной полосы

Рассмотрим модель водопропускной трубы.

Характеристики грунтов

В расчете приняты следующие инженерно-геологические элементы.

Конструкция_насыпи

Климатические данные

Значения адаптированных граничных условий.

ПоказательМесяцы
IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXII
Температура в-ха, ⁰С-29.6-23.3-14.4-4.56.416.218.815.07.6-4.4-20.7-28.1
Скорость ветра, м/с2.82.73.13.73.73.53.33.13.13.53.02.9
Теплоотдача, Вт/(м2*К)9.058.819.7711.2111.2110.7310.259.779.7710.739.539.29
Высота снега, м0.1460.1700.1950.097-----0.0490.0970.122
Плотность снега, кг/м3116121125250-----99108112
Теплопроводность снега, Вт/(м*К)0.1750.1800.1850.369-----0.1580.1660.171
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К)1.0590.9430.8652.83011.2110.7310.259.7709.7702.4871.4481.218

Расчетная область

Для выполнения прогнозных расчетов выбрана расчетная область, размерами 60,0 х 120,0 х 50,0 м (по осям x, y, z соответственно). Насыпь, взлётно-посадочное полотно (бетон), фундамент, водопропускная труба, выемки – моделировались с помощью 3D объектов. Некоторые из них создавались средствами Борей 3D,  другие – с помощью внешней CAD программы, с загрузкой в программу через формат Stl.

Граничные условия

На верхней границе расчетной области задавались граничные условия третьего рода с учетом снежного покрова. На нижней границе расчетной области и боковых границах расчетной области – граничные условия второго рода, тепловой поток равен нулю.

Температура на поверхности взлетно-посадочного полотна рассчитывалась согласно 121.13330.2012 (Приложение Д).

ПоказательМесяцы
IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXII
Температура на поверхности взлетно-посадочного полотна, ⁰С-21.0-14.1-5.83.714.324.126.121.613.92.5-12.3-19.8

Области различных граничных условий приведены на рисунке ниже.

Водопропускная труба моделируется граничными условиями 2-х типов. На верхней образующей трубы заданы граничные условия климата со скоростью ветра 0 м/с и отсутствием снега. На нижней образующей трубы заданы граничные условия водотока.

Граничные условия водотока сформированы исходя из предположения, что водоток будет осуществляться в весенний период времени, и в течении 15 дней будет повышенная теплоотдача с нижней образующей водопропускной трубы.

(Значения остальных граничных условий можно посмотреть непосредственно в самой модели по ссылке ниже).

Шаги деления сетки

Расчетная область разбивается на неравномерную расчетную сетку со сгущением сетки в области водопропускной трубы, взлетно-посадочного полотна и выхода водопропускной трубы.

Расчетная сетка состоит из 5 млн. ячеек, с количество ячеек 127 х 293 х 134 (по осям x, y, z соответственно).

Граничные условия, перенесенные на расчетную сетку показаны ниже.

Начальные условия

В качестве начальных приняты наиболее критичные условия с точки зрения теплового воздействия на грунты оснований, т.е. отсыпка насыпи талым грунтом в конце летнего периода.

Результаты расчета

Время расчета данной модели на 30-летний период эксплуатации, на видеокарте Nvidia GeForce gtx 1080 составляет 45 минут. Полученное температурное поле приведено ниже.

Сечение вдоль водопропускной трубы с изолиниями температур показано ниже.

Температурное поле в виде изоповерхностей показано ниже.

Вы можете скачать файлы данного расчета по данной ссылке.