双曲冷却塔风振特性研究

摘要

超高型钢筋混凝土双曲冷却塔是现代火力发电厂的重要设施之一.原有通过经验统计概率得出的风振系数,或者按悬臂梁结构计算风振系数,对双曲冷却塔这种大型壳体结构可能产生误差,因而已不能满足现代超高超大型双曲冷却塔的设计要求.该文的研究即主要针对此项工作展开.通过对一拟建超高超大型双曲冷却塔的模型进行风洞试验研究与有限元计算分析,确定其合理的风振系数,同时对双曲冷却塔原型进行在风载、自重作用下的应力分析及屈曲稳定性分析,以确定冷却塔,为双曲冷却塔结构设计提供最佳参数.首先设计制作了冷却塔动力相似弹性模型,对冷却塔模型进行了模态试验,测试出固有振动频率和固有振型,并与计算得到的冷却塔原型的固有特性进行对比,以保证模型设计的动力相似性.冷却塔风振试验采用的风向是根据冷却塔地理位置实际风向的频度、强度来确定,并考虑现场地貌、地面附着物和厂房对塔体风压分布的影响,得出冷却塔风洞模拟试验条件下的风压高度变化系数、体形系数.在冷却塔风振的风洞试验中,采用刚性模型与弹性模型同时安放在风洞中的方法进行测试.风振系数测试结果表明,体型系数数值计算结果和风洞实验结果吻合较好;弹性模型各测量点的振动幅值不同,测得的风振系数也有所不同,并与计算得到的风振系数值基本吻合.在风荷载作用下冷却塔的应力分析中,采用三维有限元模型,筒体按空间壳元、人字支柱采用空间梁元,应力分析得到了冷却塔筒体上应力分布的严重部位和应力分布;在冷却塔屈曲稳定性分析时,采用增量加载,逐步提取特征值的非线性屈曲分析法,得到的冷却塔失稳临界风压值与经验公式计算得到的失稳临界风压值吻合.该文的研究结果对超高超大双曲冷却塔的设计具有参考意义.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1前言

1.2课题的提出

1.2.1冷却塔的力学问题分析

1.3关于冷却塔结构进一步研究的问题

1.4本文工作简介

第二章冷却塔的固有频率和固有振型测试

2.1冷却塔弹性模型的建立

2.1.1试验模型几何外形

2.1.2测试试验中坐标系的建立

2.1.3冷却塔模型的安装

2.1.4测试设备

2.2测试目的

2.3测试内容

2.4传递函数测试

2.5固有振型拟合

2.6冷却塔弹性模型风振系数测试试验

2.6.1模型在风洞中的安装状态

2.6.2弹性模型对应点处风振系数测试结果

第三章冷却塔的固有特性分析

3.1 双曲冷却塔有限元模型的建立

3.1.1问题描述

3.1.2离散模型的建立

3.1.3模型参数

3.2冷却塔的固有频率和固有振型的计算分析

第四章 冷却塔在试验风载作用下的应力分析

4.1载荷情况

4.2变形分析

4.3应力分析

第五章 冷却塔在风载作用下的屈曲稳定性分析

5.1屈曲失稳载荷

5.2失稳状态增量屈曲特征值

第六章 风振系数计算

6.1 风压高度变化系数μz(z)的计算

6.1.1风压高度变化系数μz(z)的计算方法

6.1.2冷却塔风压高度变化系数μz(z)的计算结果

6.2风振系数计算

6.2.1 荷载风振系数

6.2.2冷却塔风振系数计算结果

6.2.3位移风振系数

第七章结论

参考文献

致谢

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