巨型冷卻塔群的風效應及其風洞試驗方法研究.pdf

1、隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展,我國冷卻塔高度即將突破200m,遠遠超過我國現(xiàn)行冷卻塔設計規(guī)范165m的高度限值,也將創(chuàng)造新的世界紀錄。為保證此類超大型冷卻塔的安全性與經(jīng)濟性,同時也為我國規(guī)范的修訂提供依據(jù),本文采用風洞試驗、CFD數(shù)值模擬和有限元響應分析等手段對200m高超大型冷卻塔的風荷載、響應特性和風致干擾進行研究。本文主要研究內(nèi)容和成果有:
　　(1)通過CFD數(shù)值模擬對剛性模型內(nèi)表面測壓風洞試驗存在的不足進行了分析,表明風洞試驗

2、得到的結果仍然可靠。風洞試驗結果表明,冷卻塔內(nèi)表面風壓受塔內(nèi)雷諾數(shù)、風向角影響較小,而受十字擋風擋板和填料層透風率影響較大;總的來說,內(nèi)壓沿環(huán)向、高度基本不變。
　　(2)分析了粗糙條各參數(shù)對風壓分布的影響,發(fā)現(xiàn)粗糙度系數(shù)k/s是描述粗糙度大小的重要參數(shù),風壓分布與之密切相關;給出了根據(jù)k/s估算風壓的計算公式和粗糙度雷諾數(shù)RRe與最小風壓系數(shù)Cpmin之間的函數(shù)關系式,據(jù)此可較精確的預測待模擬目標曲線所需的粗糙度和試驗風速大小。

3、
　　(3)對單塔外、內(nèi)表面風壓的三維繞流特性和設計取值簡化進行了研究,發(fā)現(xiàn)冷卻塔外表面風荷載三維效應顯著,內(nèi)壓也并非嚴格的沿環(huán)向、高度均勻分布;證明了冷卻塔變形以殼體的局部變形為主,響應大小與外表面風壓分布特征密切相關,而與阻力系數(shù)大小并無絕對關系;外、內(nèi)表面風壓設計取值分別簡化為“代表性曲線”和常數(shù)-0.50可保證結構的安全性。
　　(4)通過理論推導和有限元方法證明了氣動彈性連續(xù)殼體模型能同時滿足冷卻塔殼體、人字柱的各

4、項剛度相似要求,并能實現(xiàn)質(zhì)量、剛度的連續(xù)分布;發(fā)明了一套精度較高的冷卻塔氣動彈性連續(xù)殼體模型制作工藝,并利用高精度激光位移計對它的風振響應進行了深入分析,結果表明良態(tài)氣候下冷卻塔的風致響應不大,動力放大效應不明顯。
　　(5)基于剛性模型同步測壓風洞試驗對雙塔干擾效應進行了研究,發(fā)現(xiàn)風致干擾對風壓分布形態(tài)影響較大,并以串列時的下游塔最為嚴重;不同荷載參數(shù)得到的干擾因子差別較大,即使是同一荷載參數(shù),由不同特征值得到的干擾因子也有差異