摘要：为了探讨暴风雨气候下降雨对大型冷却塔的影响,本文展开了风雨两相流模拟以及内表面气动力研究。以某210 m高超大型冷却塔为研究对象,以风-雨耦合算法为核心,基于计算流体动力学方法分别采用连续相和离散相计算模型展开风场和雨场的数值模拟。在此基础上,研究9种不同风速-雨强组合对塔筒内表面雨量、雨荷载和等效内压系数等的影响规律,揭示风-雨耦合作用下塔筒内部速度流线和雨滴轨迹的作用机理,最终提炼出最不利组合工况并分析其等效内压系数分布特性。研究表明:风-雨荷载下冷却塔塔顶内表面背风区的雨致压力系数不能忽略,最大数值可达0. 003 8。结论可为此类冷却塔在极端天气下的内表面压力取值提供参考。

摘要：传统研究大多仅关注风单项驱动雨对于结构表面的冲击效应,均忽略了暴雨对脉动风湍流效应的反作用。针对国内已建成210 m世界最高超大型冷却塔,以风-雨双向耦合算法为核心,基于计算流体动力学(CFD)方法采用连续相和离散相模型分别进行风场和雨滴的模拟迭代。首先,对比研究9种不同风速和雨强组合对塔筒表面风驱雨量、雨滴附加作用力和雨致压力系数的影响规律,揭示风雨耦合场中塔筒速度流线、湍动能强度、雨滴运行速度和轨迹的作用机理,并针对不同工况的塔筒表面压力、雨荷载以及不同高度和角度下的等效压力系数进行了定性和定量的对比分析。在此基础上,提炼出最不利风雨组合工况,并基于非线性最小二乘法原理,以子午向高度和环向角度为目标函数拟合给出了超大型冷却塔等效压力系数的计算公式和对应的二维空间曲面。研究结论可为此类超大型冷却塔在极端气候下的表面荷载精确化取值提供依据,同时加深对风雨共同作用机理的理解。

摘要：为系统研究超过规范高度限值(190 m)的特大型冷却塔风振特性及风振系数,以国内某在建的高度200 m的特大型冷却塔为研究对象,基于大涡模拟技术对该冷却塔进行了平均和脉动风荷载的数值模拟,并将模拟结果与规范曲线以及国内外现有实测结果进行对比,验证数值模拟方法的有效性。在此基础上,采用有限元方法对该特大型冷却塔的动力特性、风振响应与风振系数进行了系统分析,探讨了以塔筒迎风面子午向轴力、迎风面的von Mises应力、节点径向位移、子午向轴力和环向弯矩为目标响应的风振系数取值方法,归纳出高度200 m特大型冷却塔二维风振系数空间分布特征显著且在塔筒底部及背风区普遍较大的分布规律,给出了此类特大型冷却塔风振系数的取值建议和二维拟合公式。主要研究结论可为高度200 m特大型冷却塔的抗风设计提供科学依据。

摘要：强风暴雨极端气候条件下,暴雨会直接影响塔筒表面气动力并改变脉动风的湍流特性,而传统研究大多仅关注风单向驱动雨对于结构表面的冲击力.为解决该问题,针对中国已建成的高为210.0 m的超大型冷却塔,首先基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)手段采用连续相和离散相模型分别展开风、雨场的模拟计算.在此基础上,揭示风雨场雨滴运行速度和轨迹的作用机理,并针对9种不同风速和降雨强度组合的塔筒内、外表面风雨荷载,雨压以及等效压力系数等展开定性和定量的对比分析.提出的超大型冷却塔风雨等效内、外压系数可以很好地预测此类极端条件下的表面荷载取值.

摘要：为定量评价雨荷载对超大型冷却塔气动力和风效应的影响,以国内某在建世界最高的220m超大型双曲线间接空冷塔为例,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)方法对冷却塔周围风场进行数值模拟,验证模拟结果的有效性后添加离散相模型(discrete phase model,简称DPM)进行雨强为50mm/h的暴雨模拟,系统分析了风雨共同作用下冷却塔表面流体绕流特性、风雨荷载特征值及平均压力系数的变化。在此基础上,采用有限元方法分析了风荷载和风雨荷载共同作用下超大型冷却塔风致稳定性和受力性能。研究表明:冷却塔表面所受总雨荷载占总风荷载的6.71%,部分区域内雨压系数可达0.07以上,与风压系数的比值最高可以达到26.98%;相比于风荷载,风雨荷载共同作用降低了冷却塔整体屈曲稳定和局部稳定性能,增大了塔筒、支柱和环基结构内力响应,屈曲位移最大增量达10%,0°子午向轴力最大增量达17.4%。该结论可为此类大型冷却塔结构抗风/雨荷载设计提供参考依据。

摘要：针对现有土木工程领域台风理论模型过度简化的问题,首先引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式(WRF)对台风"鹦鹉"进行高时空分辨率模拟,然后采用多重网格嵌套技术分析台风模拟路径、气压分布、风速模式和温度范围等风场特性,并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。在此基础上为系统对比台风与良态风场的差异性,设置与该台风风速剖面在B类地貌梯度高度处风速相同的良态风风速剖面,然后分别通过用户自定义函数(UDF程序)将2种风速剖面集成并作为后续小尺度CFD数值模拟的入流风场。最后,以中国东南沿海地区深圳某风电场的5 MW水平轴风力机为研究对象,揭示风力机周围速度流线和湍动能分布的作用机理,对比研究台风和良态风作用对结构表面风压分布模式和升阻力系数特性等的影响规律。结果表明:采用WRF模式可有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.118;考虑中尺度台风影响会增大叶片表面压力系数和塔筒阻力系数,其中迎风面最大增幅可达61.1%。主要结论可为此类风力机在台风环境下的荷载预测提供参考,同时加深对中/小尺度风场嵌套作用的理解。

摘要：暴风雨天气下,降雨会直接改变结构表面气动载荷并进一步影响风的湍流作用,然而现行冷却塔结构抗风设计均忽略了降雨带来的附加效应.为探究风-雨作用对冷却塔结构受力性能的影响,以中国西北地区已建成的210 m世界最高冷却塔为例,基于风-雨双向耦合算法,首先采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术进行3种典型风速下冷却塔结构周边风场模拟,然后添加离散相模型(discrete phase model,DPM)开展9种不同风速-雨强组合的风雨耦合同步迭代计算.在此基础上,对比研究不同风速-雨强组合对塔筒表面雨滴运行轨迹以及雨量的影响规律,然后提出大型冷却塔风雨耦合等效压力系数的拟合公式.最后,结合有限元方法建立不同工况的大型冷却塔等效荷载耦合模型,对比研究不同风速-雨强组合下大型冷却塔塔筒、支柱和环基的结构响应.研究可为此类大型冷却塔在极端气候和复杂工况下的荷载预测提供参考.

摘要：现行冷却塔结构抗风设计均忽略了降雨带来的影响,但在强风暴雨极端气候条件下,暴雨亦会直接影响塔筒内、外表面气动力并改变脉动风的湍流效应,而传统研究大多仅关注风驱动雨对于结构表面的冲击效应。为解决该问题,以国内已建世界最高220 m大型冷却塔为例,以风-雨双向耦合算法为核心,首先采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术对冷却塔周围风场进行数值模拟,并将表面风压分布与规范及实测曲线进行对比验证了风场模拟的有效性;再添加离散相模型(Discrete phase model,DPM)并进行雨滴和风场的同步迭代计算。在此基础上,系统研究了塔筒内外表面风驱雨量、雨滴附加作用力和雨致压力系数等影响规律,揭示了风雨场中塔筒表面速度流线、湍动能强度、雨滴运行速度和轨迹的作用机理。最终提出了基于风雨双向耦合算法的风-雨致等效压力系数新模型及其分布特性。研究结论可为此类冷却塔在极端气候下的表面荷载取值提供参考。

摘要：开展低风速地区风电场微观选址的优化研究对风电行业的发展至关重要。选取我国中东南部低风速地区为研究对象,应用改进的Park尾流模型,综合考虑不同风向分布条件下,各布置方案的发电量和尾流损失随风电机组间距的变化规律,总结出一套微观选址优化布置的规律,为今后微观选址优化模型的研究提供新的理论依据,对提升风电场经济性具有重要意义。

摘要：以云南分布式发电(DG)山地风电场为研究对象,应用改进的Park尾流模型,综合考虑不同大气稳定度等级下,测风塔模拟计算风轮廓线与实际测量风轮廓线的差值和趋势,选取最适宜风电场的大气稳定度等级。使用Meteodyn_WT软件对最适宜大气稳定度等级下的平均风速、风能密度和发电量进行计算,将计算结果与采用中性大气稳定度的计算结果进行对比,结果发现,大气稳定度对山地风电场的各项性能指标都具有一定影响。