<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2071-7318</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">20527</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/article_5ac24a29544930.65597392</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Строительство и архитектура</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Construction and architecture</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Строительство и архитектура</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">ADAPTATION OF THE STANDARD ENGINEERING METHOD OF CALCULATING THE MAIN PARAMETERS OF JETS FOR THE LAMINAR FLOW MODE</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>АДАПТАЦИЯ СТАНДАРТНОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА                  ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТРУЙ ДЛЯ СЛУЧАЯ ЛАМИНАРНОГО РЕЖИМА   ИСТЕЧЕНИЯ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Рымаров</surname>
       <given-names>Андрей Георгиевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Rymarov</surname>
       <given-names>Andrey Georgievich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Агафонова</surname>
       <given-names>Вера Валерьевна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Agafonova</surname>
       <given-names>Vera Valer'evna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Московский государственный строительный университет</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Moscow State University of Civil Engineering </institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>3</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>45</fpage>
   <lpage>49</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/20527/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/20527/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Повышение эффективности систем вентиляции и кондиционирования воздуха помещений зданий гражданского назначения связано с применением на практике новых типов воздухораспределительных устройств – микроперфорированных текстильных воздуховодов. Основным преимуществом такого типа воздухораспределителей является подача приточного воздуха быстрозатухающими ламинарными микроструями. В настоящее время существующие подходы по расчету основных параметров приточных струй (осевой, продольной скорости) ориентированы на турбулентный режим истечения и не корректны для определения параметров ламинарных микроструй. В статье представлены результаты по адаптации существующих инженерных методик расчета для решения задач в ламинарной постановке. Уточнены расчетные формулы И.А. Шепелева, путем введения полученных зависимостей аэродинамической характеристики струи m и постоянной с, входящих в расчетную формулу, от кинематического импульса струи K для случая ламинарного истечения микроструй, истекающих из отверстия круглой формы.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Increasing the efficiency of ventilation and air conditioning systems in civil buildings is associated with the use of new types of air distribution devices – micro-perforated textile ducts. The main advantage of this type of air distributor is the supply of fresh air with rapidly damping laminar micro-jets. At present, the existing approaches to calculating the main parameters of the supply jets (axial and longitudinal velocity) are oriented to the turbulent flow regime and are not adequate for determining the parameters of laminar micro-jets. The article presents the results of adapting the existing engineering calculation techniques for solving problems in a laminar setting. The Shepelevs formula is adapted to calculate the basic parameters of laminar micro-jets by introducing the obtained dependences of the aerodynamic characteristics of the jet m and the constant c, contained in the calculation formula, on the kinematic momentum of the jet K for laminar micro-jets flowing out of a round opening.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>микроперфорированный текстильный воздуховод</kwd>
    <kwd>компактная струя</kwd>
    <kwd>микроструи</kwd>
    <kwd>ламинарные струи</kwd>
    <kwd>аэродинамические характеристики струи.</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>microperforated textile air duct</kwd>
    <kwd>circular jet</kwd>
    <kwd>micro-jets</kwd>
    <kwd>laminar jets</kwd>
    <kwd>aerodynamic characteristics of the jet</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Одной из основных задач вентиляции гражданских зданий является подача приточного воздуха в нужном объеме и с требуемыми параметрами в зону дыхания человека, что до настоящего времени было сложно осуществить посредством существующих типов воздухораспределителей из-за высоких скоростей приточного воздуха. Преимуществом микроперфорированных текстильных воздуховодов является возможность подачи приточного воздуха быстрозатухающими ламинарными микроструями, истекающими из микроотверстий (d=0,0002–0,0006 м), прожигаемых в ткани лазером [1, 2], что исключает возможность появления эффекта сквозняка в рабочей зоне помещения, способствует формированию требуемых параметров микроклимата [3, 4]. Ряд численных и экспериментальных исследований, выполненных зарубежными авторами [5–9], позволяет сделать вывод, что воздушное душирование рабочих мест способствует улучшению качества воздуха в зоне дыхания работников.Микроперфорированные текстильные воздухораспределители начали применяться в России относительно недавно, поэтому в справочной литературе отсутствует информация, необходимая для проектирования систем вентиляции с использованием такого вида устройств.Проведенный анализ существующих инженерных методик расчета основных параметров струй показал, что общим недостатком методик И.А. Шепелева [10], Г.Н. Абрамовича [11], C.-J. Chen и W. Rodi [12] является то, что они предназначены для решения задач в турбулентной постановке. Методика Г. Шлихтинга [13] позволяет определять параметры ламинарных струй, однако необходимо для каждого рассматриваемого случая определять полюс струи, находящийся на расстоянии х0 от приточного отверстия, что повышает трудоемкость расчета.Анализ возможного сочетания диаметра (d=0,0002–0,0006 м) приточных микроотверстий текстильных воздуховодов и начальной скорости истечения воздуха (u = 0,9–6,5 м/с) дает представление о диапазоне варьирования числа Рейнольдса: Re=3-270. Таким образом, для микроструй, истекающих из микроотверстий характерен ламинарный режим истечения. В этой связи возникает необходимость в адаптации существующей методики расчета основных параметров струй для случая ламинарного истечения. За основу был принят инженерный метод расчета, приведенный в работе И.А. Шепелева [5] для расчета скорости струи:u=m∙u0∙F0х∙e-0,5∙(yс∙x)2               (1)где: u0 – средняя скорость истечения, uх – осевая скорость струи, F0 – площадь приточного отверстия, x и y – координаты точки, c – постоянная,m – аэродинамическая характеристика приточной струи.Для осевой скорости струи, при y=0, формула (1) принимает следующий вид:uх=m∙u0∙F0х                     (2)Значение аэродинамической характеристики изотермической турбулентной струи в соответствии с [10] составляет m=6,88, вероятное значение постоянной с=0,082.С целью расширения границы применения расчетных формул (1) и (2) необходимо уточнить значения вышеуказанных постоянных. Рис. 1. Схема струи Была рассмотрена струя (рис. 1) при различных сочетаниях диаметра приточного отверстия (d=0,00025; 0,0004; 0,0006 м) и значениях начальной скорости (u=0,2–6,6 м/с). Кинематический импульс струи (К) изменялся в пределах от 1,96·10-9 до 1,23·10-5 м4/с2. Кинематическая вязкость воздуха υ=14,6·10-6 м2/с, температура воздуха t=20 °C, плотность воздуха ρ=1,2 кг/м3, режим истечения – ламинарный.При уточнении аэродинамической характеристики струи m и постоянной c, входящих в расчетные формулы (1) и (2), были последовательно решены следующие задачи при ламинарном режиме истечения микроструи. Задача 1. Определено изменение осевой скорости микроструи (u0, м/с) от расстояния (х, м) от приточного отверстия при различных вариантах исходных данных по методике И.А. Шепелева [10] и Г. Шлихтинга [13]. Методом последовательного приближения, меняя значение m, выполнено совмещение графика, построенного с помощью расчетной формулы (2) методики [10] с графиком, построенным по результатам расчета в соответствии с методикой [13] (пример - рис. 2). По результатам расчета был построен график изменения значения аэродинамической характеристики струи от кинематического импульса микроструи (К, м4/с2) (рис. 3).  Рис. 2. Сопоставление графиков осевой скорости микроструи при К= 0,45216·10-7 м4/с2Рис. 3. Изменение значения аэродинамической характеристики струи m в зависимости от кинематического импульса K В результате аппроксимации получена следующая зависимость:m=8179,9∙K0,5                  (3)Задача 2. Были определены профили продольной скорости микроструи на различном расстоянии от приточного отверстия (х=0,0011; 0,002; 0,003; 0,006; 0,008; 0,01 м) при заданных значениях кинематического импульса микроструи. Аналогично алгоритму, представленному при решении задачи 1, методом последовательного приближения, меняя значения постоянной c было выполнено совмещение графиков продольной скорости микроструи (пример – рис. 4). По результатам расчета был построен график изменения значения постоянной c от кинематического импульса микроструи К (рис. 5). Рис. 4. Сопоставление графиков продольной скорости микроструи при х=0,0003 мРис. 5. Изменение значения постоянной c в зависимости от кинематического импульса K  В результате аппроксимации получена следующая зависимость постоянной c от кинематического импульса микроструи K:с=8∙10-5∙K-0,494                  (4)Заменив значения аэродинамической характеристики струи m и постоянной с в расчетных формулах (1) и (2) полученными зависимостями (3) и (4), запишем адаптированные формулы для расчета продольной и осевой скорости ламинарной микроструи, получим:продольная скорость ламинарной микроструи:u=8180∙K0,5∙u0∙F0х∙e-0,5∙(y8∙10-5∙K-0,494∙x)2осевая скорость ламинарной микроструи:uх=8180∙K0,5∙u0∙F0хВыводы. В результате проведенного исследования, расширена область применимости инженерной методики И.А. Шепелева применительно к ламинарному режиму истечения струи. Получена зависимость аэродинамической характеристики струи m и постоянной с от кинематического импульса струи K для ламинарных микроструй. Разработанные модификации корреляций, позволяют определять основные параметры микроструй (осевую, продольную скорости) с погрешностью, не превышающей 3 %.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. М.: изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2006. 664 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Grigoriants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I. Technological processes of laser processing. Moscow: Izd-vo MSTU. NE Bauman. 2006. 664 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Парфенов В.А. Лазерная микрообработка материалов: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011. 59 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Parfenov V.A. Laser microprocessing of materials: Proc. allowance. SPb .: Publishing house SPbGETU «LETI». 2011. 59 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Рымаров А.Г., Агафонова В.В. Особенности истечения воздуха микроструями // Приволжский научный журнал. 2015. №1. С. 60-64.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rymarov AG, Agafonova V.V. Features of air discharge by micro-jet // Privolzhsky scientific journal, 2015, no. 1, pp. 60-64.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Рымаров А.Г., Агафонова В.В. Исследование возможности применения текстильных воздуховодов в системах вентиляции // Естественные и технические науки. 2015. №2. С. 141-143.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Rymarov A.G., Agafonova V.V. Investigation of the possibility of using textile air ducts in ventilation systems // Natural and technical science, 2015, no. 2, pp 141-143.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Nielsen P.V., Topp C., Sonnichsen M. et al. Air distribution in rooms generated by a textile terminal-comparison with mixing and displacement ventilation //ASHRAE Transaction. 2005. Vol.  8 (1). Pp. 733-739.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Nielsen P.V., Topp C., Sonnichsen M. et al. Air distribution in rooms generated by a textile terminal-comparison with mixing and displacement ventilation //ASHRAE Transaction, 2005, vol. 8 (1), pp. 733-739.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Nielsen P.V., Hyldgaard C.E., Melikov A. Comparison between different air distribution systems // Aalborg University and International Centre for Indoor Environment and Energy. 2007. Denmark. 17 p.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Nielsen P.V., Hyldgaard C.E., Melikov A. Comparison between different air distribution systems // Aalborg University and International Centre for Indoor Environment and Energy, 2007, Denmark, 17 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Nielsen P.V. Personal exposure between people in a room ventilated by textile terminals: with and without personalized ventilation // HVAC&amp;R Research. 2007. Vol.  13 (4). Pp. 635-644.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Nielsen P.V. Personal exposure between people in a room ventilated by textile terminals: with and without personalized ventilation // HVAC&amp;R Research, 2007, vol. 13 (4), pp. 635-644.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Pinkalla C. Fabric duct air dispersion for HVAC systems // Construction Specifier. 2003. Vol.   56 (6). Pp. 57-64.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pinkalla C. Fabric duct air dispersion for HVAC systems // Construction Specifier, 2003, vol. 56 (6), pp. 57-64.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Chen F., Chen H., Xie J. et al. Air distribution in room ventilated by fabric air dispersion system  // Building and Environment. 2011. Vol.  46 (11). Pp. 2121-2129.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chen F., Chen H., Xie J. et al. Air distribution in room ventilated by fabric air dispersion system  // Building and Environment, 2011, vol. 46 (11), pp 2121-2129.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. М.: Стройиздат, 1978. 144 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Shepelev I.A. Aerodynamics of air flows in the room. Moscow: Stroiizdat, 1978, 144 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Абрамович Т.Н. Теория турбулентных струй. М.: Наука, 1976. 623 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Abramovich T.N. The theory of turbulent jets. M.: Nauka, 1976, 623 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Chen C.-J., Rodi W. Vertical turbulent buoyant jets: a review of experimental data. NASA STI/Recon Technical Report A 80. 1980. 96 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chen C.-J., Rodi W. Vertical turbulent buoyant jets: a review of experimental data. NASA STI/Recon Technical Report A 80. 1980, 96 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Пер. Г.А. Вольперта с 5-го нем. изд., испр. по 6-му (амер.) изд. Под ред. Л.Т Лойцянского. М.: &quot;Наука&quot;. 1974. 711 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Schlichting G. The theory of the boundary layer. Trans. G.A. Volpert with the 5th it. ed., Rev. on the 6th (amer.) ed. Ed. L.T. Loitsyanskogo. M .: &quot;Science&quot;. 1974, 711 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
