大型曼型干式煤氣柜結構風荷載及風致響應研究_.pdf

1、隨著我國工業(yè)化的進步，曼型干式煤氣柜作為重要的工業(yè)生產(chǎn)建筑，其內(nèi)部可燃氣體存儲箱容積越來越大，用鋼量越來越少，由此產(chǎn)生的安全問題也越發(fā)引人重視。由于煤氣柜內(nèi)部存在大質(zhì)量活塞上下移動，且活塞重量由內(nèi)部可燃氣體承擔，其動力特性并不確定；其次，與混凝土結構相比，煤氣柜結構總質(zhì)量較輕，風荷載是其安裝、生產(chǎn)階段的控制荷載；再加之國內(nèi)外對此類結構的研究甚少，為此本文通過風洞試驗以及理論分析相結合的方式，對如下幾方面進行了詳盡的研究工作：
　　

2、①綜合考慮雷諾數(shù)及煤氣柜表面粗糙度的影響，提出了煤氣柜表面風荷載體型系數(shù)的計算方法。雷諾數(shù)效應及結構表面粗糙度條件在形式表現(xiàn)為不同雷諾數(shù)及粗糙度條件下流動狀態(tài)、邊界層分離和漩渦作用的差異，進而直接影響結構氣動參數(shù)。基于此，本文結合煤氣柜剛性測壓試驗結果，詳細研究了煤氣柜在紊流場及均勻流場下表面風力特性，探討了雷諾數(shù)及結構表面粗糙度對煤氣柜氣動參數(shù)的影響，提出了適合煤氣柜工程設計的體型系數(shù)計算公式。
　?、诮Y合計算流體動力學原理，采

3、用大渦模擬的方法，分析了模擬高雷諾數(shù)下粗糙度對圓柱繞流特性的影響。為了選擇合適的計算參數(shù)，首先對高雷諾數(shù)下單圓柱繞流進行數(shù)值模擬，并將模擬結果與國內(nèi)外研究成果對比。其次通過選定的計算參數(shù)對典型粗糙條件的煤氣柜結構進行大渦模擬，詳細分析了高雷諾數(shù)及結構表面粗糙度對煤氣柜表面風力特性及其流場特性的影響。
　?、鄹鶕?jù)煤氣柜剛性測壓試驗結果，綜合考慮雷諾數(shù)效應及結構表面粗糙度條件，系統(tǒng)分析了煤氣柜結構在各典型工況下的風振響應?；诹黧w力學

4、相似準則，詳細闡述了煤氣柜氣動彈性模型的設計方法與制作過程，并采用該氣動彈性模型，重點研究了煤氣柜內(nèi)部活塞上下運動對結構整體風振響應的影響，為該類結構的工程設計提供了理論依據(jù)。
　　④基于煤氣柜剛性測壓試驗，詳細研究了煤氣柜表面風壓荷載譜的分布特性，對風壓荷載譜進行劃區(qū)塊分析，并對各區(qū)域內(nèi)的風壓荷載譜進行擬合，且擬合效果甚佳。通過擬合荷載譜，對煤氣柜結構進行風振響應頻域分析，分析結果與試驗值較吻合，以此為煤氣柜結構的抗風設計提供了

5、理論依據(jù)。
　?、萏岢隽司€性濾波自回歸模型法對風荷載模擬的改進方法，并通過該方法模擬得到風荷載，采用此風荷載對煤氣柜結構進行風振響應時程分析，分析結果與試驗結果較吻合，為今后圓柱體空間結構的風荷載模擬提供了更為準確的模擬方法；其次，基于煤氣柜剛性測壓試驗結果，并結合ANSYS有限元分析軟件，對煤氣柜結構進行風振響應時程分析，詳細分析了煤氣柜在各工況下脈動風效應的影響；提出了大型曼型干式煤氣柜結構的風振系數(shù)計算方法，為煤氣柜抗風設計