大型雙曲冷卻塔風(fēng)荷載特性和風(fēng)致干擾效應(yīng)研究.pdf

1、大型雙曲冷卻塔主要應(yīng)用于電力、石油、核能、采礦等行業(yè)。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，這些行業(yè)得到了快速發(fā)展，大型冷卻塔也大量被興建。但這類薄殼旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有高度高、體量大、自重輕等特點，風(fēng)荷載成為控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要荷載之一。一般規(guī)范針對單塔的風(fēng)荷載提供了參考數(shù)據(jù)，而實際中，冷卻塔一般成群興建，塔與塔之間的干擾效應(yīng)使得在某些情況下其風(fēng)荷載要比單塔的大得多，因此，進(jìn)行相關(guān)的干擾效應(yīng)研究很有必要。
　　 本文首先采用兩種粗糙條數(shù)量和

2、五種粗糙條厚度分析模型表面粗糙度對冷卻塔風(fēng)荷載的影響，應(yīng)用本征正交分解法(POD)進(jìn)行風(fēng)壓點的加密和重構(gòu)，分析不同粗糙度下冷卻塔的風(fēng)壓分布和總體受力，并將試驗結(jié)果與規(guī)范、以往的實測和風(fēng)洞試驗結(jié)果進(jìn)行比較。研究發(fā)現(xiàn)，冷卻塔模型的表面越光滑，喉部附近B層測點最大負(fù)風(fēng)壓的絕對值越大；當(dāng)模型表面粗糙條數(shù)量增大時，冷卻塔的底部剪力系數(shù)變大，受到的總體風(fēng)阻力越大；冷卻塔頸部附近的阻力系數(shù)與規(guī)范數(shù)據(jù)接近，而頂部和中下部的阻力系數(shù)比規(guī)范大，需引起設(shè)計的

3、重視。
　　 為了研究雙塔和三塔情況下冷卻風(fēng)荷載的干擾效應(yīng)，通過增加模型表面粗糙度的方法以補(bǔ)償模型試驗的雷諾數(shù)效應(yīng)。計算單雙塔的阻力系數(shù)和升力系數(shù)，并分析其干擾系數(shù)隨塔間距、風(fēng)向角的變化規(guī)律。研究表明：單塔情況下，平均阻力系數(shù)較大，平均升力系數(shù)為零，阻力系數(shù)和升力系數(shù)的均方根數(shù)據(jù)相當(dāng)；雙塔情況下，阻力系數(shù)的平均值和極大值對應(yīng)的干擾系數(shù)幾乎相同，大多數(shù)情況下，升力系數(shù)極大值的干擾系數(shù)大于1，最大的數(shù)據(jù)達(dá)1.87。三塔情況下，順風(fēng)向

4、底部剪力平均值和極大值的干擾系數(shù)大部分都小于1，說明呈倒品字形分布的三塔對風(fēng)通道形成阻擋，使后塔受到的總體阻力變小。橫風(fēng)向底部剪力極大值的干擾系數(shù)大部分超過1，最大值接近2，說明三塔情況下橫風(fēng)向的脈動效應(yīng)非常顯著。
　　 同時，本文也研究了冷卻塔在內(nèi)外壓共同作用的問題。研究表明，模型底部開孔與否對外壓幾乎沒有影響，而內(nèi)壓卻有很大影響，底部開孔時內(nèi)表面風(fēng)壓系數(shù)為-0.4，不開孔時為-0.7左右。內(nèi)壓相當(dāng)于均勻環(huán)壓作用在內(nèi)表面上，其