По словам специалистов Харбинского технологического института, традиционные модели накопления снега на кровле часто упрощают зимние осадки до однородного материала с единым размером частиц, игнорируя естественные особенности снежинок.
Новая модель учитывает, как турбулентность влияет на уже выпавший снег и как ветер перераспределяет его по поверхности крыши. Для проверки расчетов ученые использовали аэродинамическую трубу с частицами кремнезема разного размера, имитирующими снежинки.
Исследователи обнаружили закономерность: чем крупнее снежинки, тем больше снега накапливается на крыше. Высокая скорость ветра, напротив, сдувает часть осадков, уменьшая глубину покрова. Однако парадокс в том, что влияние размера частиц усиливается именно при сильном ветре — крупные снежинки лучше сопротивляются сдуванию, а мелкие уносятся почти полностью.
Неожиданным оказалось и влияние размера самой крыши. На больших кровлях создается больше места для накопления, и глубина покрова растет. Максимальный эффект наблюдался при диаметре снежинок около 0,5 мм. Результаты опубликованы в научном журнале Physics of Fluids.
Моделирование поведения всех частиц разного размера во время снегопада — задача, требующая колоссальных вычислительных ресурсов. Но исследователи нашли короткий путь: использование среднего арифметического диаметра смеси дает достаточно точные результаты и может стать эффективной альтернативой.
Хотя конкретные картины распределения снега будут меняться в зависимости от формы крыши (покатой, арочной или сложной конфигурации), базовые принципы влияния размера частиц, скорости ветра и масштаба остаются универсальными.
В планах ученых — изучение более сложных геометрий кровель, характерных для современной архитектуры — с изгибами, склонами и перепадами. Они надеются, что их выводы найдут отражение в строительных нормах и правилах расчета снеговых нагрузок.
Ранее Наука Mail рассказывала о скрытых опасностях загрязненного снега.
