ELCUT Программа ELCUT реализует расчет температурных полей и тепловых потоков ограждающих конструкций по МКЭ
60800

Расчет глубины промерзания грунта в программе ELCUT

В теплотехнике здания многие процессы требуют решения нестационарных задач, когда граничные условия изменяются в течение временного цикла. Например, к таким задачам относится расчет глубины промерзания грунта или учет теплового потока вследствие солнечной радиации. В первом случае изменения происходят в течение годичного цикла, во втором случае – суточного.

Программа ELCUT поддерживает решение нестационарных задач, в том числе благодаря поддержке использования формул с функциями в граничных условиях и заданию нелинейных теплотехнических свойств материалов.

Ниже рассматривается данная задача с учетом климатических условий города Дмитров Московской области. Анализ среднемесячных температур воздуха для этого города показал (см. СП 131.13330.2012 "Строительная климатология"), что их изменение неплохо описывается функцией синуса

 T = Tср. + Ta*sin(kt) , где Tср. = 3.8°, Ta = 13.7°, k – постоянная величина, определяемая длительностью цикла.

Нестационарная теплопередача

Модель и граничные условия   

 Граничные условия даны на рисунке слева. Вследствие отсутствия возмущений принимаем для левой, правой и нижней границы Q=0 (отсутствие теплообмена), по верхней - T = 3.8 + 13.7*sin(0.0000114*t), коэффициент теплопередачи α = 23 Вт*/м2 * °C

  В качестве грунта моделировался песок (коэффициент теплопроводности λ = 0.92 Вт/(м*°С), коэффициент теплоемкости c = 1160 Дж/кг*°С и плотность ρ = 1900 кг/ м3.)

Глубина модели 20 м.





Результаты расчета

  Расчет нестационарной теплопередачи в ELCUT обеспечивает сохранение всех результатов расчета в любые моменты времени. Таким образом после выполнения расчета можно исследовать как изменяется температура или тепловой поток в любой точке или поверхности модели с течением времени. 

Рисунки ниже показывают температурное поле и график изменения температуры по глубине в самое холодное время года, хотя надо отметить, что наибольшее расчетное промерзание имеет место позднее достижения самой низкой температуры воздуха.

Расчет глубины промерзания грунта

Температурное поле по глубине грунта











  

   
     Одной из практических задач, решаемых с помощью нестационарной теплопередачи ELCUT является расчет утепления фундаментов мелкого заложения.
Известно, что на пучинистых грунтах нижний уровень фундамента должен быть глубже  уровня промерзания. Поэтому в случае фундаментов мелкого заложения есть рекомендации по утеплению фундамента, например, пенополистиролом, с целью уменьшения глубины промерзания.
Программа ELCUT позволяет оценить эффект такого мероприятия и выбрать наиболее оптимальный вариант конструкции. 
СТО 36554501-012-2008 “Применение теплоизоляции из плит полистирольных вспененных экструзионных  Пеноплекс  при проектировании и устройстве малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах" содержит рекомендации по утеплению .

Учет нелинейных свойств грунта

   Утепление фундамента мелкого заложенияТочность расчетов значительно увеличивается за счет возможности учета в программе ELCUT нелинейных теплофизических свойств грунта (см. рис.). Вследствие превращения воды в лед при замерзании теплопроводность мерзлого грунта становится выше, а теплоемкость ниже.

Значения коэффициентов теплопроводности и теплоемкости мерзлого и талого грунта в зависимости от содержания влаги и плотности грунта содержатся, например, в руководстве Госстроя СССР, опубликованном в 1973 году.

Значения теплофизических параметров вводится в удобной табличной форме в зависимости от температуры. 


Введение в ELCUT (тепловые расчеты 2D ) - видеоролик

Расчет температурных полей в 3D моделях - видеоролик

Расчет глубины промерзания грунта (нестационарная задача)

Купить программу ELCUT или заказать версию для тестирования

  Прежде чем купить программу ELCUT  протестируйте рабочую версию в течение  30 дней. Вам будет предоставлена не только сама программа, но и необходимые учебные материалы, а также техническая поддержка в этот период, включая бесплатную презентацию основных функций !
Гибкая система цен позволяет приобрести только необходимые модули.
Например, сначала можно купить только модуль стационарной теплопередачи 2D, а потом уже для нестационарной. 

Внимание ! Обучение работе с программой ELCUT входит в стоимость.

Со всеми вопросами обращайтесь в ООО "Хайтек" и следите за публикациями на канале Яндекс.Дзен "Теплотехнические расчеты"

Заказать версию ELCUT или СИНС для тестирования
Отзыв № 1, А. Б. Гладков, ген. директор

Воспользовались программой для расчета промерзания под подошвой фундамента. Результат расчета представлен в предельно понятной, наглядной форме. Есть возможность получить информацию на любой временной отрезок, произвести анализ и выявить самые критические точки. За очень короткие сроки мы оптимизировали параметры утепления фундамента и приняли самое экономичное и безопасное техническое решение.



Яндекс Дзен (информационный канал)

Теплотехнические расчеты