Український антарктичний журнал

№ 16 (2017): Український антарктичний журнал
Articles

Імітаційне моделювання обтікання станції «Академік Вернадський» повітряними потоками для ідентифікації багатоосередкового пошкодження

PDF (English)
  • С. О. Цибульник,
  • І. Є. Коменчук,
  • А.І. Тимченко
С. О. Цибульник
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, м. Київ
І. Є. Коменчук
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ
А.І. Тимченко
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.16.2017.79
Опубліковано December 29, 2017
Ключові слова
  • імітаційне моделювання,
  • CAE,
  • CAD,
  • багатоосередкове пошкодження,
  • станція «Академік Вернадський»,
  • ANSYS
    • ...Більше
    Менше
Як цитувати
Цибульник, С. О., Коменчук, І. Є., & Тимченко, А. (2017). Імітаційне моделювання обтікання станції «Академік Вернадський» повітряними потоками для ідентифікації багатоосередкового пошкодження. Український антарктичний журнал, (16), 210-217. https://doi.org/10.33275/1727-7485.16.2017.79
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

Актуальність роботи полягає в тому, що наслідками передчасного руйнування паливного бака або стіни будівлі Української антарктичної станції «Академік Вернадський» внаслідок багатоосередкового пошкодження можуть бути значні фінансові витрати і людські життя. Тому метою роботи є виявлення найбільш ймовірних місць скупчення снігу та зон максимального тиску вітру для ідентифікації та запобігання багатоосередкового пошкодження будівель та інженерних конструкцій. В якості методів дослідження обрані геометричне і імітаційне моделювання, які дозволяють відповідно створювати і досліджувати тривимірну комп’ютерну модель об’єкта. Для геометричного моделювання була обрана CAD-система SolidWorks. Імітаційне моделювання проходило в програмному комплексі скінчено-елементного аналізу ANSYS. Результати: проведено геометричне і імітаційне моделювання Української антарктичної станції «Академік Вернадський»; в CAD-системі SolidWorks на основі план-схеми і фотографій станції побудована її геометрична модель, яка включає і модель навколишньої місцевості;  3D-принтері роздруковано макет станції по її геометричним моделям; в CAE-системі ANSYS проведено імітаційне моделювання впливу повітряного потоку зі швидкістю 45м/с на станцію; побудовано векторні поля швидкості, на основі яких визначено найбільш ймовірні місця скупчення снігу; побудовано векторні поля тиску, на основі яких визначено найбільш навантажені елементи інфраструктури. Висновки: аналіз результатів моделювання показав, що найбільш ймовірні місця скупчення снігу знаходяться біля стін всіх будівель станції і в місцях значної зміни рельєфу навколишньої місцевості, а найбільш навантаженими від тиску вітру є головний корпус і резервуар для зберігання дизельного палива. У зв’язку з цим було прийнято рішення додатково створити геометричні моделі резервуара для дослідження впливу на його цілісність багатоосередкового пошкодження у вигляді тріщин. Також визначено, що найбільший вплив на елементи інфраструктури станції має вітер з материка, а не з океану.

PDF (English)

Посилання

  1. Antarctic Bases and Buildings - 4. A Modern Energy Efficient Building on Bedrock. URL: https://www.coolantarctica.com/Bases/modern_antarctic_bases4.php (accessed on: December 19, 2017).
  2. ANSYS. URL: https://www.ansys.com (accessed on: December 19, 2017).
  3. Halley VI Research Station by Hugh Broughton Architects. URL: http://materialicious.com/2013/02/halley-vi-research-station-by-hugh-broughton-architects.html (accessed on: December 19, 2017).
  4. Hutton, D. 2008. Fundamentals of finite element analysis. New York, USA: McGraw-Hill Higher Education.
  5. Komenchuk, I., 2017. Simulation of airflow at the Vernadsky station. In VIII International Antarctic conference dedicated to the 25th anniversary of Ukraine's accession to the Antarctic Treaty. Kyiv, Ukraine, May 16-18, 2017, 176-178.
  6. Lukyanchenko, O., Vorona, Yu., Kostina, O., Kuzko, O., Kyrychuk, O. 2015. Impact assessment of metal corrosion on fuel reservoir carrying capacity. Ukrainian Antarctic Journal, 14, 246-255.
  7. Lukyanchenko, O., Vorona, Yu., Kuzko, O. 2015. Evaluation of metal corrosion impact on load bearing capacity of the fuel reservoir. In VII International Antarctic conference. Kyiv, Ukraine, May 12-14, 2015, 101-102.
  8. Neumayer Station III, Antarctica. URL: https://www.surge-arrester.com/neumayer-station-iii-antarctica (accessed on: December 19, 2017).
  9. Panoramic view of Jang Bogo Antarctic Research Station 3. URL: http://www.mof.go.kr/jfile/view.do?file-Id=MOF_ARTICLE_6102&fileSeq=1 (accessed on: December 19, 2017).
  10. Pustovoit, A., Tsybulnik, S. 2017. Modeling of destructive processes in fuel tank. In VIII International Antarctic conference dedicated to the 25th anniversary of Ukraine's accession to the Antarctic Treaty. Kyiv, Ukraine, May 16-18, 2017, 188-190.
  11. SolidWorks. URL: https://www.solidworks.com (accessed on: December 19, 2017).
  12. Taishan station construction completed. URL: http://english.cntv.cn/program/china24/20140208/ 104928.shtml (accessed on: December 19, 2017).
  13. Tsybulnyk, S., Komenchuk, I. 2017. Simulation of Antarctic Vernadsky station. Journal of Engineering Academy of Ukraine, 1, 26-30.
  14. Zshukovsky, Y., Kuzko, O. 2015. Threats and risks during operation of steel reservoirs with diesel fuel in antarctic conditions. In VII International Antarctic conference. Kyiv, Ukraine, May 12-14, 2015, 97-98.