4. Граничные условия

Когда нужно. Тепло идет от теплого воздуха к холодному через конструкцию, и расчету нужно знать, что у каждой поверхности: какой воздух, какая теплоотдача, или поверхность отрезана и тепла не обменивает.

Если ошибиться. Это самая коварная часть модели: неверное граничное условие дает правдоподобный, но неверный результат, а ошибки программа не покажет. Проверяйте каждую грань.

Граничное условие (ambients) ставится на наружную поверхность конструкции — грани тел, выходящие в пустоту.

Граничные условия: ambients

Когда нужно. Задать воздух снаружи и в комнате (температуру и теплоотдачу по нормам) и отдельно — срезы: места, где кусок отрезан от остальной конструкции.

Если ошибиться. Срез с t … alpha … вместо adiabat заставит тепло уходить через отрезанный торец; воздух с adiabat вместо t … alpha … — наоборот, отменит теплообмен там, где он есть. Расчет проходит в обоих случаях.

ambients
1   t -26  alpha 23
2   t 20   alpha 8
19  adiabat
  • t <температура> alpha <коэффициент> — граничное условие (наружный воздух, воздух помещения) с температурой t (°C) и коэффициентом теплоотдачи α (Вт/(м²·°C)). По нормам внутри α = 8,7, снаружи — 23.
  • adiabat — поверхность без теплообмена: срез расчетной области (плоскость симметрии, граница фрагмента). Что вырезать и почему на срезах adiabat — в главе «Фрагмент».

В конце строки граничного условия можно указать, где оно стоит, — в таком порядке:

<номер> t <t> alpha <α>  side <направления>  default  points <точки>  rect <углы>

Каждая часть необязательна.

Участок поверхности

Поверхность делится на участки: участок — плоский связный кусок поверхности, смотрящий наружу в одну сторону (материал под ним не важен). У стены-параллелепипеда шесть участков — ее шесть граней. Наклонная грань фигуры — тоже участок; если она продолжает в той же плоскости грань ящика, это один участок.

Граничное условие закрашивает участок целиком.

Точки: points

Когда нужно. Поставить воздух на конкретную грань: наружная стена, внутренняя стена, откос, плита.

Если ошибиться. Точка в углу или на ребре задевает все грани, которым принадлежит, — в том числе срез, и срез молча получит воздух вместо adiabat. Точка не на поверхности — ошибка «не лежит на открытой поверхности тел»; забытая точка — грань молча достается default (см. ниже).

2  t 20  alpha 8  points  300,500,500  300,500,2200

Каждая точка закрашивает граничным условием все участки, на которых лежит, включая их края:

  • точка внутри участка — один участок;
  • на ребре — два соседних участка;
  • в углу — три и больше.

Точка всегда лежит на поверхности: одна из ее координат совпадает с плоскостью участка. Ставьте точку в середину участка, чтобы не задеть соседей; точка на ребре удобна, когда два соседних участка — одного граничного условия.

Точка не может задевать участок, который уже закрасила точка другого граничного условия, — это ошибка.

Граничное условие по умолчанию (default)

Когда нужно. Срезов обычно много (торцы, верх, низ), и перечислять их точками долго. Пометка default отдает adiabat всем граням, которых не коснулось ничего другого.

Если ошибиться. Забытая точка — самая тихая ошибка. Грань, на которую вы забыли поставить воздух, молча достается adiabat default и становится «срезом»: тепла через нее нет, расчет проходит, результат неверен. Особенно опасна такая грань в проеме окна или у рамы. Если же default отдан воздуху, а не adiabat, то воздух получат и срезы.

19  adiabat  default

Закрашивает все участки, которые не закрасили точки, направления и прямоугольники. Пометку default может иметь только одно граничное условие. Его участки отдельно не перечисляются.

Проверка. Во вкладке «Текст» поставьте курсор на строку с default — на модели подсветятся все грани, которые ей достались. Там должны быть только срезы (подробнее — «Проверка срезов»).

Направления: side

Когда нужно. Все грани одной стороны получают одно условие: например, вся наружная плоскость стены или четыре торца фрагмента. Короче, чем ставить точку на каждую грань.

Если ошибиться. Направление ловит все грани, смотрящие в эту сторону, — и откос проема, и торец выступа. Они тихо получат это же условие. Тогда нужны точки (points).

Направление (side) ставит граничное условие сразу на все грани, которые смотрят в одну сторону.

Пример — стена из урока 1: наружная грань X = 0 смотрит в сторону уменьшения X, то есть в −X; внутренняя грань X = 380 — в +X.

model кирпичная стена version 7.3

materials params
1  lambda 0.81

materials objects
1  cuboid  0,0,0  380,1000,1000

ambients
1  t -23  alpha 23   side -X
2  t 20   alpha 8.7  side +X
3  adiabat  default

Наружный воздух — на всех гранях, смотрящих в −X, воздух помещения — на всех, смотрящих в +X, остальные грани (торцы куска стены) — без теплообмена (adiabat).

  • Направлений в строке может быть несколько: side -Y +Y -Z +Z — все четыре торца фрагмента.
  • Одно направление можно отдать только одному граничному условию.
  • Наклонные грани (фигуры shape) направлением не задаются — только точками.

Часть грани другим граничным условием (rect)

Когда нужно. Условие меняется на части грани: за шкафом или радиатором, за плотной шторой, у горячей трубы. Для проверки плесени за мебелью берут пониженную теплоотдачу α = 4 вместо 8,7 (урок 7).

Если ошибиться. Прямоугольник не на плоскости грани — ошибка; прямоугольник не там — условие ляжет не на ту часть, а расчет пройдет. Без rect пришлось бы менять условие целой грани, и «шкаф» закрыл бы всю стену.

Когда граничное условие нужно поставить не на весь участок, а на его часть, — прямоугольником (rect) в конце строки граничного условия, двумя противоположными углами, как у cuboid:

7  t 20  alpha 8.7  rect 1130,1265,0  1145,1265,300
  • у двух углов совпадает одна координата — это плоскость участка (здесь Y = 1265);
  • по двум другим осям — габарит прямоугольника;
  • сторону писать не нужно: открытая грань на плоскости бывает только с одной стороны;
  • прямоугольников может быть несколько — парами углов после одного rect.

Что перекрывает что

Когда нужно. На одной грани сошлись default, направление, точка и прямоугольник: надо знать, что победит.

Если ошибиться. Забыли, что точка перекрывает направление, — на грани окажется не то условие, которое вы ожидали, и ошибки не будет.

Закраска идет от общего к частному — каждое следующее перекрывает предыдущее:

  1. default;
  2. направления side;
  3. точки points;
  4. прямоугольники rect.

Граничное условие на грани в точке Q: если Q внутри прямоугольника — его граничное условие; иначе, если на участке Q есть точка какого-то граничного условия, — это условие; иначе, если у какого-то граничного условия есть направление участка, — оно; иначе — граничное условие default.

Грани без граничных условий

Когда нужно. Под текстом появилось предупреждение «Граней без ГУ: N» — надо понять, что оно значит.

Если ошибиться. Нельзя «не обращать внимания»: считать такую модель нельзя, кнопка отправки на расчет неактивна. Но если default есть, предупреждения не будет, а ошибка может остаться (см. выше «забытая точка»).

У каждой наружной грани должно быть граничное условие. Если ее нет (нет default, и грань не закрыта точкой или направлением), во вкладке «Текст» такие грани незакрашены, а под текстом — предупреждение «Граней без ГУ: N — на сцене они незакрашенные. Так считать нельзя: задайте им граничное условие или пометьте граничное условие «по умолчанию».». Добавьте точку или пометьте граничное условие default.

В редакторе

Во вкладке «Текст» точки граничного условия (points) показываются строкой под ним:

 2  t 20   alpha 8
    points  300,500,500  300,500,2200

19  adiabat  default

Это только показ: граничное условие и его точки — одна запись, как ни переноси ее строки.