高塔横风诱导振动的流固耦合分析及结构优化

摘要

针对99.7m高塔结构所产生的诱导振动,依据其现场环境提出了3种加固塔的支架结构,模态分析结果显示加固塔结构的第1、第2阶固有频率随着加固支架的增高而下降;结合RNGk-ε湍流模型和增强的壁面函数,建立了高塔风致响应的流固耦合振动分析模型,采用弹簧光顺法则更新动网格,仿真分析结果表明:顺风向风速对塔的振动频率没有影响,但其振幅会随风速的增大而增大,而横风向风速会产生多个振动峰值,且随横风向风速的增大,塔的振动频率和振幅均增大;高塔在加固后,塔结构在顺风诱导下的振幅得到明显下降,在横风诱导下的振动规律与加固前的塔结构相类似,但在加固支架为70m高时,塔结构在横风诱导下的振幅会下降且处于可控制的范围内,最终确定70m高加固支架为高塔实施的加固方案.