摘要：以国内某电站超大型冷却塔为对象,设计加工1∶200缩尺比等效梁格气弹模型,在同济大学TJ-3风洞中,进行了冷却塔单塔测振风洞试验,在模型频率、振型、气动力参数模拟和试验易操作性方面均取得良好的较果,较好地避免了传统连续介质模型设计方法的不足;然后通过群塔风洞试验结果深入地探讨了子午向高度和环向角度变化对于所有测点位移脉动总能量、共振分量和风振系数的影响,最后总结性地获取了这类结构的风致干扰效应的基本特征.

摘要：以位于南京秀山顶部某电视塔为例,为精确考虑三维地形效应对电视塔风荷载设计取值的影响,首先对电视塔周边800 m内的山顶地形进行风洞试验,获取电视塔结构参考高度处的风速修正系数;然后利用高频动态天平测力(HFFB)技术进行不同风向角下电视塔刚体模型测力试验。基于试验结果,提炼出不同风向角下电视塔结构基底等效内力和顶部峰值加速度响应的分布规律,并分析典型最不利风向角下电视塔结构层等效静力风荷载(ESWLs)分布特性。研究结果表明:山顶地形三维效应对于此类电视塔结构风力分布的影响显著。本文试验和相关结论可为此类山顶地形电视塔结构抗风设计提供参考。

摘要：国内外风工程界采用的风力机体系风效应分析方法通常基于良态气候模式,而台风边界层风特性不同于良态气候模式,台风作用过程中会表现出明显的时空变异性和多尺度涡结构。针对现存土木工程台风模型理论体系过度简化的问题,引入考虑真实台风场强变异性和衰减效应的中尺度天气预报模式(WRF)对“鹦鹉”台风进行高时空分辨率模拟,重点对比台风登陆前、登陆时和登陆后台风风向和风强特征,并结合模拟台风中心路径与实测路径的对比结果验证了中尺度台风“鹦鹉”模拟的有效性。以中国东南沿海地区某风电厂5 MW水平轴风力机为对象,基于WRF模拟获得近地面三维风场数据,并结合小尺度CFD大涡模拟技术分别对叶片单个旋转周期不同停机位置工况进行三维非定常数值模拟。在此基础上,结合有限元完全瞬态法对不同停机工况进行了风振响应动力时程分析,提炼出停机位置对体系风振响应和风振系数的影响规律,最终归纳总结了台风作用下大型风力机体系最不利停机位置。结果表明:采用WRF模式可以有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.076;台风下塔架内力和风振系数显著增大,尤其是与塔架相对位置最近的叶片风振响应最为不利,内力最大增幅达35%。分析发现:当台风作用下大型风力机处于停机状态,下叶片与塔架完全重合(工况1)时为最不利,旋转至上叶片完全重合(工况5)时安全余度最大。

摘要：现有冷却塔结构自振频率主要基于有限元分析手段,缺乏简单有效的冷却塔自振频率估算公式。为解决该问题,以国内某179m高的大型冷却塔为基准塔,首先,通过改变结构典型参数(塔高、喉部高度、喉部直径、进风口高度和支柱截面积)获得基准塔的38个模型并进行动力特性分析,同时提炼出基频和倾覆频率随结构参数的变化规律;然后,用扰动法和拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,简称LHS)两种方法进行结构自振频率参数的敏感性分析,获取了不同阶数下各参数的敏感因子,在此基础上,创新性地拟合提出考虑敏感因子权重值的多参数基频和倾覆频率的实用估算公式;最后,验证自振频率估算公式的精度,选择课题组已有研究的冷却塔进行了误差分析。揭示结构参数对大型冷却塔自振频率的敏感性具有重要意义,可为冷却塔结构抗风抗震设计、动力特性优化设计等提供指导。

摘要：为研究风荷载和地震作用对大型风力机不同部件的影响程度,建立某3 MW水平轴风力机塔架-叶片一体化有限元模型,通过CFD数值模拟获得风力机表面风压系数并作为风荷载输入参数,同时进行7度地震烈度作用下的反应谱分析。对比研究表明:叶片受风荷载控制,其在风荷载作用下的叶尖位移和叶根弯矩均明显大于地震作用下的数值;塔架由风荷载和地震作用共同控制,风荷载作用下弯矩值均沿高度方向逐渐增加,地震作用下径向与环向弯矩最大值出现在接近塔顶高度处;风荷载作用下塔底环向弯矩及径向与环向轴力均明显大于地震作用,但地震作用下塔底径向和竖向弯矩及剪力稍大于风荷载作用下的数值。

摘要：现有冷却塔风致稳定性研究均忽略了施工期的影响,以国内某在建210 m高超大型冷却塔为对象,综合考虑工程进度与计算精度建立八个冷却塔施工全过程三维实体模型。采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法获得了施工期冷却塔三维气动力时程,将成塔风压与规范及国内外现有实测曲线对比验证了数值模拟的有效性。在此基础上,提出了与施工进度实时演化的以子午向轴力为目标下冷却塔施工期风振系数差异取值,结合规范与有限元方法分析了成塔结构整体与局部稳定性,系统探讨了风振系数、混凝土龄期、施工载荷、几何非线性和内吸力对于施工全过程冷却塔屈曲稳定和极限承载能力的影响规律。主要结论为进一步理解施工全过程冷却塔风致稳定性能的演化规律、避免施工期风致破坏提供科学参考。

摘要：为系统研究台风作用下风力机体系的气动性能与风效应特性,引入考虑真实台风场强变异性和衰减效应的中尺度天气预报模式对台风"鹦鹉"进行高时空分辨率模拟.基于最小海平面气压追踪的台风中心路径与实测路径的对比结果,验证模拟的有效性.以中国东南沿海地区某风电厂5 MW水平轴风力机为对象,结合小尺度CFD大涡模拟技术对叶片单个旋转周期不同停机位置工况进行三维非定常数值模拟.结果表明,采用WRF模式可以有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.076.台风下叶片和塔架的脉动和极值风压系数显著增大,最大增幅达29%.台风作用下叶片与塔架完全重合时为最不利情况,旋转至上叶片完全重合时安全余度最大.

摘要：以串列、矩形、菱形、L形和斜L形5种四塔组合方案为例,基于刚体测压风洞试验获得了不同四塔布置形式下冷却塔群表面风荷载分布模式.建立了塔筒-支柱-环基的一体化有限元模型,探讨了不同来流风向角下四塔布置形式和相对位置对风致响应的影响规律.验算了塔筒局部稳定性和整体屈曲稳定性,对比分析了四塔塔群的极限承载能力.结果表明:四塔布置形式对冷却塔位移响应、筒体环向弯矩和支柱扭矩影响较大,基于响应的四塔布置形式优选方案中串列布置形式性能最优,菱形、斜L形、矩形和L形次之;串列和斜L形布置形式在稳定性能方面较其余四塔布置形式更优,而L形、菱形和矩形布置形式的临界风速分别为串列布置形式的65%,70%和60%.

摘要：超高层三塔连体建筑的主楼受到裙房及子楼的干扰作用显著,以某超高层三塔连体建筑为对象,基于LES(大涡模拟)方法对其进行了24个方向角下的数值风洞试验,并将主楼的体型系数与物理风洞试验结果进行了对比验证,再基于大涡模拟结果分别从平均和脉动风压特性、涡量分布以及干扰机理等方面探讨了超高层多塔连体建筑风荷载和干扰效应.结果表明:大涡模拟和风洞试验结果吻合较好;单体工况下主塔表面随机涡旋较密集、风压脉动较大、且尾流分离区域较小,当子塔处于主塔上游位置时对主塔结构抗风设计存在有利的"遮挡效应",此时来流湍流对主塔风场分布起主导作用;当子塔处于主塔下游位置时会对主塔存在不利的风压放大作用,特征湍流作用更明显.

摘要：系统地研究了不同支柱类型对冷却塔结构和稳定性能的影响,支柱选型按照等高和等体积的原则,采用矩形和圆形两种不同支柱截面类型,同时考虑X型、人字型、V字型、I型四种支柱类型,分析其对冷却塔结构动力特性、承载性能、稳定性的影响。结果表明:改变支柱截面对冷却塔的整体结构特性影响甚微;改变支柱类型对结构基频、抗风承载能力、稳定性能的影响不能忽略。建议在冷却塔支柱截面设计时可优先选择圆形截面,在支柱类型设计时可优先选择采用人字型支柱。