Разработана и верифицирована вычислительная технология для расчета ветровых и ударно-волновых воздействий на сооружения, основанная на применении ПК ANSYS и оригинальных программ. Технология учитывает неоднородности рельефа местности, изменение газодинамических параметров по высоте атмосферного пограничного слоя и может быть использована для расчета аэродинамики отдельных зданий и городских микрорайонов.

Тестирование технологии выполнено на задачах обтекания простых 2D и 3D тел: цилиндра, призмы и системы призм. Результаты расчетов сопоставлены с доступными экспериментальными данными. Получено хорошее совпадение по структуре течения, профилям средней скорости и турбулентной кинетической энергии (ТКЭ), а также частотам срыва вихрей. Выполнено моделирование течения в окрестности установленной на пластине призмы прямоугольного сечения с учетом пограничного слоя, существенно превышающего высоту обтекаемого тела. Описаны характерные особенности 3D течения в окрестности призмы: растекание потока по лобовой поверхности тела, симметричный подковообразный вихрь; срывающиеся с боковых граней призмы интенсивные восходящие вихри.

Проведено сравнение результатов расчета, полученных с использованием различных моделей турбулентности. Показано, что k-ε модель турбулентности некорректно предсказывает развитие турбулентного следа за цилиндром, что приводит к существенным рассогласованиям с экспериментальными данными по частоте срыва вихрей. Модель турбулентности k-ω SST адекватно воспроизводит основную частоту срыва вихрей на сравнительно небольших по числу узлов расчетных сетках. При этом классические k-ε, k-ω и k-ω SST модели турбулентности в несколько раз завышают уровень турбулентности в областях взаимодействия пограничного слоя с неблагоприятным градиентом давления. Показано, что ограничение члена порождения ТКЭ позволяет снизить уровень турбулентной вязкости, предсказать вторичные отрывы и повысить точность предсказания TKЭ в отрывных зонах перед телом и на его крышке.

Вычислительная технология верифицирована на задаче обтекания здания сложной формы, расположенного в окружении комплекса строений различной высотности. Описана сложная вихревая структура 3D течения в окрестности здания с учетом интерференционных эффектов от окружающих строений. Получено качественное и количественное согласование с экспериментальными данными по распределению давления на поверхности здания.

Выполнены расчеты течения воздуха в окрестности городского микрорайона, включающего более 100 строений различной высотности. Представлены результаты расчетных исследований влияния орографического фактора на структуру приземного пограничного слоя около поверхности со сложным рельефом и перепадом высот более 250 метров.

Методика расчета ударно-волновых воздействий на сооружения основана на использовании явных решателей ПК ANSYS (модуль Explicit). Представлены результаты моделирования процесса распространения образовавшейся в результате взрыва ударной волны в окрестности установленных на подложке призм, имитирующих городскую застройку. Описана волновая структура течений с учетом многократного отражения, интерференции и дифракции ударных волн. Получено удовлетворительное согласование с экспериментальными данными по времени прихода основной ударной волны, а так же по пиковому избыточному давлению на поверхности тела.