基于气弹试验大型冷却塔结构风致干扰特性分析

以国内某电站超大型冷却塔为对象,设计加工1∶200缩尺比等效梁格气弹模型,在同济大学TJ-3风洞中,进行了冷却塔单塔测振风洞试验,在模型频率、振型、气动力参数模拟和试验易操作性方面均取得良好的较果,较好地避免了传统连续介质模型设计方法的不足;然后通过群塔风洞试验结果深入地探讨了子午向高度和环向角度变化对于所有测点位移脉动总能量、共振分量和风振系数的影响,最后总结性地获取了这类结构的风致干扰效应的基本特征.     

大型双曲冷却塔相邻双塔风致干扰效应研究

冷却塔是火力发电厂汽轮机组重要的冷端设备之一,作为一种双曲线型钢筋混凝土薄壳结构,常为发电厂作为水冷却设备使用,其运行性能对电站的安全经济运行有重要的影响。其中,自然通风逆流式双曲冷却塔是目前国内火力发电厂中应用最为广泛的一种冷却塔结构形式,其热力性能受周边环境因素影响较大,在多数情况下,冷却塔是以双塔、三塔以及更多的塔集群的形式存在。该文以双塔风致干扰的有限元分析数据为基础,研究两相邻冷却塔干扰效应对冷却塔表面风压的影响,得出了一些重要的结论,以供工程设计参考。     

不同气动措施对特大型冷却塔风致响应及稳定性能影响分析

为研究不同气动措施对特大型冷却塔结构风致强度及稳定性能的影响,以内陆某核电特大型冷却塔为例,对无气动措施和增设3种气动措施冷却塔进行刚体测压风洞试验.基于试验结果对比分析了不同气动措施下冷却塔表面平均和脉动风压特性,然后采用有限元方法进行不同气动措施下特大型冷却塔的动力特性、风致响应、局部和整体稳定性能研究,最终提炼出不同气动措施对特大型冷却塔结构抗风性能的影响规律.     

大型冷却塔结构的等效静力风荷载

采用刚性模型风洞同步多点测压试验获取非定常激励向量,并结合POD(经验模式分解)技术进行预测与重构处理,然后基于结构动力方程推导出仅广义共振模态位移和弹性恢复力协方差矩阵,再通过准静力分析方法计算出结构的共振和背景分量,最后通过线性三分量组合方法得到结构总的等效静风荷载.本文方法完全考虑了各共振模态间的耦合效应,且物理...     

张拉结构风致振动理论和试验研究

为了研究张拉结构风致振动机理和规律,采用风洞试验、流固耦合数值模拟方法(FSI)和频域方法对单片张拉膜结构、张拉膜结构屋盖和单层平面索网的风致振动响应进行了分析.利用风洞试验,研究了来流湍流度、风速、风向角、膜面张力等不同工况对结构测点位移和根方差的影响.采用数值模拟和频域方法,分析了典型风洞试验工况,并与试验结果进行对比,以验证理论分析方法的可靠性.结果表明:在紊流风作用下,单片索膜做随机受迫振动,振动以背景响应为主,FSI数值模拟、频域法与试验结果较为接近;膜结构屋盖在特征湍流作用下发生颤振,数值方法尚未模拟出这一现象;玻璃面板刚度可以有效降低单层索网风致振动响应.     

双曲冷却塔温度效应分析

以某大型冷却塔为例,通过与自重和风荷载作用效应的对比和荷载效应组合,分析了温度效应对结构设计的影响,并对比了中、英、德3国规范温度效应的相关条款和构造要求.结果表明:初始温度对温度效应基本没有影响,但檐口和下支柱等端部构件温度荷载参数的缺失使塔筒上下端形成温度边界约束,致使本区域构件的内力急剧增加;环向弯矩同样是结构设计中的控制性内力,并且温度效应对环向弯矩的贡献一般要显著大于风载荷效应的;相比英、德规范,我国规范的环向最小配筋率明显偏低,为保证环向强度安全,须通过结构计算而不能简单采用构造配筋,故有必要适当提高环向最小配筋率.     

大跨越高压输电塔线体系风致振动的研究与进展

通过对大跨越高压输电塔线体系风致振动近20年来国内外研究成果的总结,阐述了高压输电塔线体系在风荷载下结构振动特性研究的发展历程.首先简要介绍了高压输电塔线体系风致振动的研究内容和现状,然后从风致振动的研究对象、风致振动的机理和风致振动的分析方法3个方面,分别探讨了高压输电塔线体系风致振动研究发展的现状和所面临的问题,最后对塔线体系风致振动研究的未来趋势进行了展望.     

强风区高铁沿线板状风致硬飘物典型参数影响研究

以沿海地区某现役轻钢工业厂房为研究对象,围绕强风作用下板状风致硬漂物典型参数影响展开研究.基于Matlab软件,阐明板状风致硬飘物在风速、厂房高度和板特征长度典型参数影响下的飞行特性,给出避让安全距离.分析表明:板状风致硬飘物在飞行过程中伴有升、降、翻转的运动特性;风速对硬飘物的影响最为显著,厂房高度影响次之,板的特征...     

基于流固耦合的客车风窗玻璃风致振动特性

采用流固耦合计算方法对客车聚乙烯醇缩丁醛(PVB)夹层风窗玻璃进行了数值模拟计算,获得了客车在高速行驶中风窗玻璃的风致振动特性,及厚度变化对风窗玻璃变形和应力的影响规律.研究结果表明,厚度减小,风压变形明显增大,但应力变化不规律.研究结果可以为高速客车及列车风窗玻璃优化设计提供相关理论基础.     

弹性地基上方形构件的风致振动分析

研究了弹性地基上方形构件在横向空气动力作用下的振动现象．分别采用七次及三次多项式对实测的空气动力进行拟合．利用平均化方法分析了物体的极限环运动规律，以及典型的分叉、跳跃、滞后等非线性现象     

典型四塔组合特大型冷却塔群风荷载干扰效应

以在建世界最高冷却塔(220m)为工程背景,分别对单体、双塔、串列、矩形、菱形、L形和斜L型四塔组合共353个工况进行了刚体测压风洞试验.系统探讨了5种典型四塔组合方案对冷却塔群静力、动力和极值干扰效应的影响规律.采用数理统计、频谱分析等方法对干扰效应的不同影响因素和作用机理进行研究,提出了典型四塔组合考虑风向的干扰因子估算公式.从整体风荷载干扰效应角度综合定性给出四塔组合形式方案选择排序为:串列斜L形L形菱形矩形.回归分析表明,四塔组合形式的特征角度与最大干扰因子之间存在良好的线性相关性.     

基于大涡模拟超大型冷却塔施工期 风荷载时域特性分析

现有冷却塔风荷载研究成果均忽略了施工期的影响,以国内在建世界最高220 m超大型冷却塔为对象,基于大涡模拟(LES)方法获得了施工期冷却塔周围流场信息和三维气动力时程,并将成塔平均风压分布结果与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性.在此基础上,对比分析了冷却塔施工期平均风压分布规律和流场特性,并基于不同工况下冷却塔周围速度和涡量变化提炼出施工期流场特性与作用机理,揭示了施工期冷却塔脉动风压、极值风压、升/阻力系数及测点间相关性的分布规律,最终基于非线性最小二乘法原理给出了随高度变化的极值风压拟合公式.研究结果表明,端部效应的影响使冷却塔负压极值随施工高度增加由-3.91升至-1.75后降至-2.28,升力系数随施工高度增加逐渐减小,而阻力系数呈先减小后增大的趋势,脉动风荷载的相关性随高度变化先增强后变弱.主要结论可供此类大型冷却塔施工期设计风荷载取值参考.     

大跨越输电塔线体系风振控制风洞试验

以建设中的500 kV江阴大跨越输电塔为工程背景,通过气弹模型风洞试验,对大跨越输电塔线体系风振控制进行了研究。设计了悬挂水箱质量摆、阻尼棒质量摆及二者组合控制等3种控制方案,进行了塔线体系有无控制装置的动力特性测试和紊流场多种风速下风振响应试验。通过模型的阻尼比和风振响应方差分析,验证了振动控制的有效性,为实际工程风振控制设计提供了依据。     

表面粗糙度对双曲冷却塔风压分布的影响

对不同粗糙条参数组合下冷却塔风压分布进行测试,分析粗糙度对平均风压和脉动风压的影响.研究结果表明:粗糙条宽度b对风压分布影响较小,而粗糙条高度k和数量n影响较大;粗糙度系数k/s能较准确描述粗糙度大小,当k/s一致时,不同粗糙条数量n与高度k组合下的平均风压基本一致,但高度大的脉动风压小;粗糙度对正压分布和背压大小影响较小,而最小负压系数幅值、脉动风压系数峰值随粗糙度的增大而减小,背压稳定区宽度则略有扩大;尽管通过增大模型表面粗糙度能有效地在较低雷诺数条件下实现高雷诺数下的平均风压分布,但脉动风压模拟的准确性需要通过大型冷却塔风压实测进行验证.     

风-雨共同作用特大型冷却塔表面风荷载与作用机理

强风暴雨极端气候条件下,暴雨会直接影响塔筒表面气动力并改变脉动风的湍流特性,而传统研究大多仅关注风单向驱动雨对于结构表面的冲击力.为解决该问题,针对中国已建成的高为210.0 m的超大型冷却塔,首先基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)手段采用连续相和离散相模型分别展开风、雨场的模拟计算.在此基础上,揭示风雨场雨滴运行速度和轨迹的作用机理,并针对9种不同风速和降雨强度组合的塔筒内、外表面风雨荷载,雨压以及等效压力系数等展开定性和定量的对比分析.提出的超大型冷却塔风雨等效内、外压系数可以很好地预测此类极端条件下的表面荷载取值.     

冷却塔群间“狭管效应”对风速影响的统计分析

为研究群体高层对风速风向的影响,以与群体高层类似的嘉峪关酒钢电厂冷却塔群为例,在电厂冷却塔群附近及空旷地带设立2个测风塔,进行风速、风向对比观测,研究冷却塔群间"狭管效应"对风速风向的影响。数据分析表明,冷却塔群的存在使10 min平均风速降低,但是对2 s瞬时风速影响不大,同时2 s最大风速与10 min平均风速比值增大。     

基于复杂外型建筑物的风振系数

针对高耸建筑物风振系数的复杂性,在北京大学环境学院国家重点实验室2号环环境风洞中,采用高频动态天平技术,对缩尺比为1：400的英利大厦模型进行了风洞试验,获得了作用于该建筑物上的静、动态风荷载,通过对试验结果进行分析、计算,直接求出了该建筑物的风振系数值,从而为复杂高耸建筑物的风振系数研究开辟了一条新路。     

格构式塔架动力风荷载解析模型

基于高频底座天平测力风洞试验, 得到了三种典型的格构式塔架的顺风向、横风向与扭转向一阶振型广义荷载谱与均方根广义力系数.在此基础上,利用最小二乘法拟合,建立了格构式塔架的一阶振型广义风荷载谱解析模型.该模型与风洞试验结果吻合较好,可在此基础上建立格构式塔架二维或三维动力响应的频域计算方法.