ВЕРИФИКАЦИЯ И ВАЛИДАЦИЯ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СНЕГОВЫХ НАГРУЗОК НА ПРИМЕРЕ МУЗЕЙНОГО И ТЕАТРАЛЬНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА в г. Кемерово
ВЕРИФИКАЦИЯ И ВАЛИДАЦИЯ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СНЕГОВЫХ НАГРУЗОК НА ПРИМЕРЕ МУЗЕЙНОГО И ТЕАТРАЛЬНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА в г. Кемерово
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2026-22-3-76-89Ключевые слова:
вычислительная гидрогазодинамика, численное моделирование, снеговая нагрузка, верификация, валидацияАннотация
Для уникального здания представлены результаты численного и физического моделирования снеговых нагрузок, полученные в рамках процедуры верификации в системе РААСН программного комплекса ANSYS Fluent. С помощью анализа сеточной и итерационной сходимости расчётов проверяется применимость для определения снеговых нагрузок стационарной постановки (RANS) и трёх моделей турбулентности: k-ω SST, GEKO-0.70 и GEKO-1.25. Результаты сопоставляются с экспериментальными данными, полученными в аэродинамической трубе НИУ МГСУ. В связи с тем, что предыдущие исследования выявили слабую применимость таких широко распространённых методов, как экстраполяция Ричардсона и аппроксимация ошибки сплайном, для оценки погрешностей используется упрощённый подход. Выявлено, что модель турбулентности GEKO-0.70 (с параметром CSEP = 0.70) позволяет получить лучшее соответствие данным из аэродинамической трубы, чем GEKO-1.25 и k-ω SST. Установлено, что Ansys Fluent позволяет определять снеговые нагрузки на покрытия сложных форм с достаточной для прикладных задач точностью при условии использования современных моделей турбулентности и методов, прописанных в СТО «Численное моделирование ветровых и снеговых воздействий».
Библиографические ссылки
1. Isyumov N., Mikitiuk M. Wind tunnel modeling of snow accumulations on large-area roofs //Proc., 2nd Int. Conf. On Snow Engineering. – 1992. – Pp. 181-193.
2. Peterka J. A., Esterday W. S. Roof design snow loads by wind tunnel test and analysis //Structures 2004: Building on the Past, Securing the Future. – 2004. – Pp. 1-9.
3. Britikov N.A. Numerical modelling of snow loads on roofs of large-span buildings and structures: Dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences. Moscow, 2023. – 150 p. (In Russ.)
4. Britikov N.A. Numerical modelling of snow deposits and snow transport on long-span roofs for steady and unsteady flow. // J. Comput. Civ. Struct. Eng. – 2022. – Vol. 18. – No. 4. – Pp. 23–38.
5. Belostotsky A.M., Britikov N.A., Goryachevsky O.S. Critical review of modern numerical modelling of snow accumulation on roofs with arbitrary geometry. // J. Comput. Civ. Struct. Eng. – 2021. – Vol. 17. – No. 4. – Pp. 40–59.
6. Belostotsky A.M., Akimov P.A., Afanas'eva I.N. Vychislitel'naya aerodinamika v zadachah stroitel'stva, M.: Izdatel'stvo ASV. – 2017. – 720 p. (In Russ.)
7. Tominaga Y., Okaze T., Mochida A. CFD modeling of snowdrift around a building: An overview of models and evaluation of a new approach. //Building and Environment. – 2011. – Vol. 46 – No 4. – Pp. 899-910.
8. Tominaga Y. Computational fluid dynamics simulation of snowdrift around buildings: Past achievements and future perspectives. //Cold Regions Science and Technology. – 2018. – No.150. – Pp. 2-14
9. Yu Z., Zhu F., Cao R., Chen X., Zhao L., Zhao S. . Wind tunnel tests and CFD simulations for snow redistribution on 3D stepped flat roofs. //Wind and Structures. – 2019. – Vol. 28. – No. 1. – Pp. 31-47.
10. Diamantidis D., Sykora M., Lenzi D. Optimising monitoring: standards, reliability basis and application to assessment of roof snow load risks //Structural Engineering International. – 2018. – Vol. 28. – No. 3. – Pp. 269-279.
11. Lobkina V. A., Kononov I. A., Potapov A. A. Remote monitoring of the snow loads on a roof of buildings //Led i Sneg-Ice and Snow. – 2016. – Vol. 56. – No. 2. – Pp. 246-252. (In Russ.)
12. Sanchez-Gonzalez A., Godwin J., Pfaff T., Ying R., Leskovec J., Battaglia P. Learning to simulate complex physics with graph networks. //International Conference on Machine Learning. – 2020. – Pp. 8459-8468.
13. STO 02066523-089-1-2025. Numerical modelling of wind and snow actions.
14. GOST R 57188–2016 Numerical modeling of physical processes. Terms and definitions. (In Russ.)
15. ASME V&V 20–2009 Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer
16. Celik I. B., Ghia U., Roache P. J., Freitas C. J. Procedure for Estimation and Reporting of Uncertainty Due to Discretization in CFD Applications // J. Fluids Eng. – 2008. – Vol. 130. – No.7. – PaperID 078001.
17. Franke J. Best practice guideline for the CFD simulation of flows in the urban enviroment // COST Office Brussels. – 2007. – ISBN: 3-00-018312-4.
18. Tominaga Y., Mochida A., Yoshie R., Kataoka H., Nozu T., Yoshikawa M., et al. AIJ guidelines for practical applications of CFD to pedestrian wind enviroment around building // J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. – 2008. – Vol. 96. – pp. 1749-1761.
19. Roache P.J. Verification and Validation in Computational Science and Engineering // Hermosa Publishers, Albuquerque, New Mexico – 1998. – p. 446.
20. Regulation on the verification of software tools used to determine loads and impacts, stress-strain (and other) states, dynamic characteristics, and to assess the strength, stability, and safety of structures, buildings, and facilities / RAASN // Approved by the Presidium of RAASN, Protocol No. 11 of November 25, 2016. – Moscow, 2016. – 28 p. (In Russ.)
21. Belostotsky A.M., Goryachevsky O.S., Saiyan S.G., Efimova A.M. Numerical modelling of wind loads. Verification and validation for the Kemerovo Museum, Theatre and Education Complex. // J. Comput. Civ. Struct. Eng. – 2025. – Vol. 21. – No. 4. – Pp. 185–204.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
