X型布置五管自立式钢烟囱风压分布及气动力的干扰效应
发布时间：2021-07-04 03:53
烟囱作为高耸结构物在实际工程中非常常见,随着环境对烟囱排烟要求的不断提高,多管自立式钢烟囱越来越多。由于多管自立式烟囱之间的绕流不同于简单的单烟囱绕流,因此进行多管烟囱之间的干扰效应研究显得尤为重要。X型布置的五管自立式钢烟囱在来流风的作用下,各个烟囱之间存在相互干扰,风压分布与气动力都与单烟囱有所不同。因此,进行五管自立式钢烟囱的干扰效应研究具有重要意义。论文以国内某80 m高X型布置的五管自立式钢烟囱为研究对象,通过刚性模型测压风洞试验,得到了五管自立式钢烟囱各个烟囱表面平均和脉动风压。在此基础上,对比分析了不同测点高度、不同风向角和不同烟囱位置下各个烟囱表面平均风压系数、脉动风压系数和升、阻力系数的干扰规律以及五烟囱整体的变化规律。论文主要工作如下:（1）对改变表面粗糙度的单烟囱进行测压试验,确定烟囱在高雷诺数下的绕流条件,并将单烟囱的试验条件应用于五管自立式钢烟囱的研究。（2）详细分析了五管自立式钢烟囱各个烟囱及五烟囱整体在不同测点高度、不同烟囱位置和不同风向角下的平均风压系数和脉动风压系数的干扰规律,研究发现,在45°风向角下,中游中间烟囱的上游前缘位置和下游烟囱外侧面的脉动...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工程实例
-2-不容忽略。早在上世纪30年代就发生了英国渡桥热电厂冷却塔风毁事故，如图1-2所示。这次事故表明：在冷却塔群中，塔群所受风荷载效应比单塔要大。自此引起了大量学者对圆截面柱群的干扰效应的关注。图1-2冷却塔风毁事故1.2多管自立式烟囱风压分布及气动力的研究现状1.2.1双管自立式烟囱的研究现状双管自立式烟囱的绕流与双圆柱的绕流特性相似。对于双圆柱的绕流问题，影响因素不仅与雷诺数、表面粗糙度等有关，还与排列方式以及间距有关。双圆柱的排列方式分为三种，分别为：并列、串列和斜列。不同的排列方式，对双圆柱的绕流也有很大的不同。其中Sumner[8]在低雷诺数下通过改变间距比和排列方式对双圆柱绕流进行数值模拟，研究发现：双圆柱串列时，随着两柱间距的增大，绕流流态表现为完全包裹、交替附着、间歇脱落、随机脱落、交替脱落；并列时，随间距比的增大流动状态表现为单涡街、双稳态偏流和双涡街。ZdravkovichW[9]对串列双圆柱进行数值模拟，发现双圆柱之间存在临界间距，在临界间距之外，上游圆柱阻力系数随间距增大而下降，下游圆柱受到指向上游圆柱的吸力，阻力系数为负，随间距增大，吸力逐渐减校在我国，廖俊等[10]对高雷诺数下不同间距的并列、斜列双圆柱绕流进行了数值模拟，计算得到的升阻力系数、斯托罗哈数均与试验结果相吻合。刘松和符松[11]在对串列双圆柱
-7-2.3试验设备与仪器五管自立式钢烟囱的刚性模型测压试验在石家庄铁道大学风工程研究中心进行，风洞的平面示意图如图2-2所示，试验段的结构尺寸及风洞流场的参数如表2-1所示。本试验在低速试验段进行，风向角的改变依靠低速试验段的转盘进行控制，转盘的误差在0.1°以内。图2-2风洞平面示意表2-1试验段结构尺寸及流场参数表试验段试验段尺寸/m最大风速m/s湍流度速度不稳定性速度场不长宽高均匀性低速试验段244.43≥30≤0.4%≤0.6%≤0.4%高速试验段52.22≥80≤0.2%≤0.2%≤0.2%试验主要采用了风速控制系统、风向角控制系统和风压测量系统三部分配合完成模型的测压试验。风速控制系统采用四川绵阳六维科技有限公司制造生产的速压计和相关的风洞控制软件对来流风速进行控制，为了确保试验风速的准确性与稳定性采用微压差计对流场风速进行监控。风压测量系统为美国PSI公司生产的DTCInitium数据采集系统和ESP-64HD微型电子压力扫描阀。DTCInitium系统采用先进的模拟电路设计与PSI的创新的数字温度补偿(DTC)技术集成在一起，无需在线量程校准，就可以获得最佳测量精度。本试验的采样频率为330Hz，采样时间为30s，DTCInitium数据采集系统主机及压力扫描阀如图2-3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]正品字形布置三管钢烟囱风荷载的数值模拟[J]. 杨群,刘小兵,刘庆宽,马文勇. 工程力学. 2017(S1)
[2]低雷诺数条件下并列三圆柱绕流的尾流模式和水动力系数研究[J]. 张力,及春宁,邢国源. 水动力学研究与进展（A辑）. 2017(03)
[3]高超临界雷诺数区间内二维圆柱绕流的实测研究[J]. 程霄翔,赵林,葛耀君. 物理学报. 2016(21)
[4]工程结构雷诺数效应的研究进展[J]. 顾明,王新荣. 同济大学学报(自然科学版). 2013(07)
[5]四管自立式钢烟囱风荷载体型系数和风振系数研究[J]. 张江霖,范振中,夏海春. 钢结构. 2013(02)
[6]四管自立式钢烟囱风洞试验研究[J]. 丁伟亮,国茂华,张江霖,范振中. 武汉大学学报(工学版). 2011(S1)
[7]三管钢烟囱的风荷载计算及相关设计[J]. 王敦科,王丽. 山西建筑. 2011(09)
[8]双管自立式钢结构烟囱设计计算分析[J]. 马人乐,梁杰. 特种结构. 2008(05)
[9]双管自立式钢结构烟囱设计简介[J]. 蔡洪良,杨薇. 特种结构. 2008(02)
[10]等边布置三圆柱绕流的数值分析[J]. 张爱社,张陵. 应用力学学报. 2003(01)
硕士论文
[1]同轴三圆柱气动力及风压分布的干扰效应[D]. 刘夕强.石家庄铁道大学 2019
[2]双烟囱相互干扰下风振特性试验研究[D]. 李韬.西南交通大学 2015
[3]双烟囱相互干扰下风荷载分布特性试验研究[D]. 兰凯.西南交通大学 2015
[4]双烟囱相互干扰下的三维数值模拟研究[D]. 李艾.西南交通大学 2015
[5]多管式钢烟囱风致干扰效应研究[D]. 李晓娜.石家庄铁道大学 2015
[6]单圆柱风荷载的雷诺数效应研究[D]. 范敏.西南交通大学 2014
本文编号：3263976
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工程实例
-2-不容忽略。早在上世纪30年代就发生了英国渡桥热电厂冷却塔风毁事故，如图1-2所示。这次事故表明：在冷却塔群中，塔群所受风荷载效应比单塔要大。自此引起了大量学者对圆截面柱群的干扰效应的关注。图1-2冷却塔风毁事故1.2多管自立式烟囱风压分布及气动力的研究现状1.2.1双管自立式烟囱的研究现状双管自立式烟囱的绕流与双圆柱的绕流特性相似。对于双圆柱的绕流问题，影响因素不仅与雷诺数、表面粗糙度等有关，还与排列方式以及间距有关。双圆柱的排列方式分为三种，分别为：并列、串列和斜列。不同的排列方式，对双圆柱的绕流也有很大的不同。其中Sumner[8]在低雷诺数下通过改变间距比和排列方式对双圆柱绕流进行数值模拟，研究发现：双圆柱串列时，随着两柱间距的增大，绕流流态表现为完全包裹、交替附着、间歇脱落、随机脱落、交替脱落；并列时，随间距比的增大流动状态表现为单涡街、双稳态偏流和双涡街。ZdravkovichW[9]对串列双圆柱进行数值模拟，发现双圆柱之间存在临界间距，在临界间距之外，上游圆柱阻力系数随间距增大而下降，下游圆柱受到指向上游圆柱的吸力，阻力系数为负，随间距增大，吸力逐渐减校在我国，廖俊等[10]对高雷诺数下不同间距的并列、斜列双圆柱绕流进行了数值模拟，计算得到的升阻力系数、斯托罗哈数均与试验结果相吻合。刘松和符松[11]在对串列双圆柱
-7-2.3试验设备与仪器五管自立式钢烟囱的刚性模型测压试验在石家庄铁道大学风工程研究中心进行，风洞的平面示意图如图2-2所示，试验段的结构尺寸及风洞流场的参数如表2-1所示。本试验在低速试验段进行，风向角的改变依靠低速试验段的转盘进行控制，转盘的误差在0.1°以内。图2-2风洞平面示意表2-1试验段结构尺寸及流场参数表试验段试验段尺寸/m最大风速m/s湍流度速度不稳定性速度场不长宽高均匀性低速试验段244.43≥30≤0.4%≤0.6%≤0.4%高速试验段52.22≥80≤0.2%≤0.2%≤0.2%试验主要采用了风速控制系统、风向角控制系统和风压测量系统三部分配合完成模型的测压试验。风速控制系统采用四川绵阳六维科技有限公司制造生产的速压计和相关的风洞控制软件对来流风速进行控制，为了确保试验风速的准确性与稳定性采用微压差计对流场风速进行监控。风压测量系统为美国PSI公司生产的DTCInitium数据采集系统和ESP-64HD微型电子压力扫描阀。DTCInitium系统采用先进的模拟电路设计与PSI的创新的数字温度补偿(DTC)技术集成在一起，无需在线量程校准，就可以获得最佳测量精度。本试验的采样频率为330Hz，采样时间为30s，DTCInitium数据采集系统主机及压力扫描阀如图2-3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]正品字形布置三管钢烟囱风荷载的数值模拟[J]. 杨群,刘小兵,刘庆宽,马文勇. 工程力学. 2017(S1)
[2]低雷诺数条件下并列三圆柱绕流的尾流模式和水动力系数研究[J]. 张力,及春宁,邢国源. 水动力学研究与进展（A辑）. 2017(03)
[3]高超临界雷诺数区间内二维圆柱绕流的实测研究[J]. 程霄翔,赵林,葛耀君. 物理学报. 2016(21)
[4]工程结构雷诺数效应的研究进展[J]. 顾明,王新荣. 同济大学学报(自然科学版). 2013(07)
[5]四管自立式钢烟囱风荷载体型系数和风振系数研究[J]. 张江霖,范振中,夏海春. 钢结构. 2013(02)
[6]四管自立式钢烟囱风洞试验研究[J]. 丁伟亮,国茂华,张江霖,范振中. 武汉大学学报(工学版). 2011(S1)
[7]三管钢烟囱的风荷载计算及相关设计[J]. 王敦科,王丽. 山西建筑. 2011(09)
[8]双管自立式钢结构烟囱设计计算分析[J]. 马人乐,梁杰. 特种结构. 2008(05)
[9]双管自立式钢结构烟囱设计简介[J]. 蔡洪良,杨薇. 特种结构. 2008(02)
[10]等边布置三圆柱绕流的数值分析[J]. 张爱社,张陵. 应用力学学报. 2003(01)
硕士论文
[1]同轴三圆柱气动力及风压分布的干扰效应[D]. 刘夕强.石家庄铁道大学 2019
[2]双烟囱相互干扰下风振特性试验研究[D]. 李韬.西南交通大学 2015
[3]双烟囱相互干扰下风荷载分布特性试验研究[D]. 兰凯.西南交通大学 2015
[4]双烟囱相互干扰下的三维数值模拟研究[D]. 李艾.西南交通大学 2015
[5]多管式钢烟囱风致干扰效应研究[D]. 李晓娜.石家庄铁道大学 2015
[6]单圆柱风荷载的雷诺数效应研究[D]. 范敏.西南交通大学 2014
本文编号：3263976
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