【摘要】：随着我国电力事业的发展，我国冷却塔高度即将突破200m，远远超过我国现行冷却塔设计规范165m的高度限值，也将创造新的世界纪录。为保证此类超大型冷却塔的安全性与经济性，同时也为我国规范的修订提供依据，本文采用风洞试验、CFD数值模拟和有限元响应分析等手段对200m高超大型冷却塔的风荷载、响应特性和风致干扰进行研究。本文主要研究内容和成果有： (1)通过CFD数值模拟对刚性模型内表面测压风洞试验存在的不足进行了分析，表明风洞试验得到的结果仍然可靠。风洞试验结果表明，冷却塔内表面风压受塔内雷诺数、风向角影响较小，而受十字挡风挡板和填料层透风率影响较大；总的来说，内压沿环向、高度基本不变。 (2)分析了粗糙条各参数对风压分布的影响，，发现粗糙度系数k/s是描述粗糙度大小的重要参数，风压分布与之密切相关；给出了根据k/s估算风压的计算公式和粗糙度雷诺数ReR与最小风压系数Cpmin之间的函数关系式，据此可较精确的预测待模拟目标曲线所需的粗糙度和试验风速大小。 (3)对单塔外、内表面风压的三维绕流特性和设计取值简化进行了研究，发现冷却塔外表面风荷载三维效应显著，内压也并非严格的沿环向、高度均匀分布；证明了冷却塔变形以壳体的局部变形为主，响应大小与外表面风压分布特征密切相关，而与阻力系数大小并无绝对关系；外、内表面风压设计取值分别简化为“代表性曲线”和常数-0.50可保证结构的安全性。 (4)通过理论推导和有限元方法证明了气动弹性连续壳体模型能同时满足冷却塔壳体、人字柱的各项刚度相似要求，并能实现质量、刚度的连续分布；发明了一套精度较高的冷却塔气动弹性连续壳体模型制作工艺，并利用高精度激光位移计对它的风振响应进行了深入分析，结果表明良态气候下冷却塔的风致响应不大，动力放大效应不明显。 (5)基于刚性模型同步测压风洞试验对双塔干扰效应进行了研究，发现风致干扰对风压分布形态影响较大，并以串列时的下游塔最为严重；不同荷载参数得到的干扰因子差别较大，即使是同一荷载参数，由不同特征值得到的干扰因子也有差异；模型表面粗糙度对风荷载干扰因子影响较小。 (6)利用气弹模型对双塔风致干扰效应进行了研究，发现动力响应特性受干扰影响较小，而风振系数略有增大；由反映荷载大小的力系数得到的干扰因子并不能真实反映干扰效应对响应的影响，冷却塔的风致干扰效应大小应以风致响应来考察；风致响应干扰因子受表面粗糙度影响较小。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU312.1;TU347
【参考文献】
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1 鲍侃袁;大型双曲冷却塔的风荷载和风致响应理论分析与试验研究[D];浙江大学;2009年
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2527850
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