МОДЕЛЮВАННЯ ПОВІТРЯНОГО ПОТОКУ В РАЙОНІ УКРАЇНСЬКОЇ АНТАРКТИЧНОЇ СТАНЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2022.02.09Ключові слова:
імітаційне моделювання, геометричне моделювання, Академік Вернадський, CAE, ANSYSАнотація
Місце розташування української антарктичної станції Академік Вернадський призводить до виникнення низки проблем, пов’язаних з необхідністю забезпечення життєдіяльності та безпеки людей. Інфраструктура станції Академік Вернадський протягом року зазнає впливу значних кліматичних навантажень, таких як: вітер, дощ, сніг та низька температура. Руйнування або навіть значне пошкодження елементів інфраструктури антарктичної станції може викликати загрозу для життя людей, які знаходяться на ній та не мають можливості евакуюватися. Тому необхідно визначити поля розподілу вітрового навантаження в межах антарктичної станції Академік Вернадський для виявлення найбільш навантажених об’єктів її інфраструктури. Програмне середовище системи автоматизованого проектування SolidWorks дозволяє будувати геометричні моделі об’єктів різної складності. Саме тому дану система було обрано для моделювання інфраструктури української антарктичної станції Академік Вернадський. Імітаційне моделювання впливу вітрового навантаження проведено у програмному комплексі скінчено-елементного аналізу ANSYS. Створено геометричні моделі об’єктів інфраструктури станції. Використовуючи фотографії української антарктичної станції Академік Вернадський та її топологічну карту, також створено геометричні моделі місцевості та складальні одиниці місцевості з установленими на ній об’єктами інфраструктури станції. У результаті імітаційного моделювання з використанням розроблених геометричних моделей отримано поля тиску та векторні поля швидкості повітряного потоку, які показують кількісні та якісні результати. Створено геометричні моделі та виконано імітаційне моделювання об’єктів інфраструктури української антарктичної станції Академік Вернадський в умовах вітрового навантаження. Показано, що у випадку дії вітру з материка елементами інфраструктури станції, які сприймають основне вітрове навантаження, є головна будівля та РВС-200. Визначено, що наявність пальового фундаменту впливає на векторні поля швидкості, тож даним елементом не бажано нехтувати при виконанні подальших досліджень. Показано, що практично всі об’єкти інфраструктури станції призводять до виникнення значних турбулентних хвостів при їх обтіканні.
Посилання
Accidents can happen. Available at: https://blogs.esa.int/concordia/2012/04/04/accidents-can-happen/ (Accessed Jan. 20, 2022).
Xin Z. Be careful, Here is Antarctica – the statistics and analysis of the grave accidents in Antarctica. 2010. Available at: https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/ 10092/13919/Xin%20Zhang%20Antarctic%20 accidents.pdf (Accessed Jan. 20, 2022).
Antarctic research base goes up in flames. New Scientist, 2012, Vol. 213, Iss. 2854, p. 5, doi: 10.1016/S0262-4079(12)60530-2.
Two die in fire at Brazil's Antarctic research station. Available at: https://www.bbc.com/news/world-latin-america-17168526 (Accessed Jan. 20, 2022).
Colabuono F., Taniguchi S., Cipro C., da Silva J., Bícego M., Montone R. Persistent organic pollutants and polycyclic aromatic hydrocarbons in mosses after fire at the Brazilian Antarctic Station. Marine Pollution Bulletin, 2015, Vol. 93, Issues 1–2, pp. 266–269, doi: 10.1016/j.marpolbul.2015.01.018.
Brooks S., Jabour J., Sharman A., Bergstrom D. An analysis of environmental incidents for a national Antarctic program. Journal of Environmental Management, 2018, Vol. 212, pp. 340–348, doi: 10.1016/j.jenvman.2018.02.024.
Guerra M., Neto E., Prianti M., Pereira-Filho E., Schaefer C. Post-fire study of the Brazilian Scientific Antarctic Station: Toxic element contamination and potential mobility on the surrounding environment. Microchemical Journal, 2013, Vol. 110, pp. 21–27, doi: 10.1016/j.microc.2013.01.007.
Cereceda-Balic F., Vidal V., Ruggeri M., González H. Black carbon pollution in snow and its impact on albedo near the Chilean stations on the Antarctic peninsula: First results. Science of The Total Environment, 2020, Vol. 743, doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.140801.
Jiang M., Pang X., Chen H., Chen D. Ecological integrity evaluation along the antarctic coast: A case study on the Fildes Peninsula. Continental Shelf Research, 2022, Vol. 242, doi: 10.1016/j.csr.2022.104747.
Kondrashova O. G., Nazarova O. M. Cause-and-effect analysis of vertical steel tank accidents. Neftegazovoe delo, 2004, Vol. 2, pp. 21–29.
Kupreishvili S. M. Destruction during operation of vertical cylindrical tanks with a fixed roof. Montazhnye i special'nye raboty v stroitel'stve, 2005, Vol. 7, pp. 8–14.
Wang J., Wang M., Yu X., Zong R., Lu S., Experimental and numerical study of the fire behavior of a tank with oil leaking and burning. Process Safety and Environmental Protection, 2022, Vol. 159, pp. 1203–1214, doi: 10.1016/j.psep.2022.01.047.
Mirzaei M., Malekan M., Sheibani E., Failure analysis and finite element simulation of deformation and fracture of an exploded CNG fuel tank. Engineering Failure Analysis, 2013, Vol. 30, pp 91–98, doi: 10.1016/j.engfailanal.2013.01.015.
Bouraou, N., Lukianchenko, O., Tsybulnik, S., Shevchuk, D. Vibration condition monitoring of the vertical steel tanks. Vibrations in Physical Systems, 2016, 27, pp. 55–60.
ZHuk G. V., Moroz I. V., Barvinko A. Yu., Barvinko Yu. P., Posypajko Yu. N. Features of the construction and operation of the RVS-200 tank for storing diesel fuel in Antarctica at the Vernadsky station. Avtomaticheskaya svarka, 2017, Vol. 2, pp. 36-40.
The Replacement of Fuel Tanks at Vernadsky Station. Available at: http://www.ats.aq/documents/ATCM30/ip/ ATCM30_ip030_e.doc (Accessed Dec. 06, 2021).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Сергій Олексійович Цибульник, Вікторія Накорик, Сергій Рупіч, Діана Півторак
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
