大型曼型干式煤氣柜結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)研究_.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)步，曼型干式煤氣柜作為重要的工業(yè)生產(chǎn)建筑，其內(nèi)部可燃?xì)怏w存儲(chǔ)箱容積越來(lái)越大，用鋼量越來(lái)越少，由此產(chǎn)生的安全問(wèn)題也越發(fā)引人重視。由于煤氣柜內(nèi)部存在大質(zhì)量活塞上下移動(dòng)，且活塞重量由內(nèi)部可燃?xì)怏w承擔(dān)，其動(dòng)力特性并不確定；其次，與混凝土結(jié)構(gòu)相比，煤氣柜結(jié)構(gòu)總質(zhì)量較輕，風(fēng)荷載是其安裝、生產(chǎn)階段的控制荷載；再加之國(guó)內(nèi)外對(duì)此類結(jié)構(gòu)的研究甚少，為此本文通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)以及理論分析相結(jié)合的方式，對(duì)如下幾方面進(jìn)行了詳盡的研究工作：
　　

2、①綜合考慮雷諾數(shù)及煤氣柜表面粗糙度的影響，提出了煤氣柜表面風(fēng)荷載體型系數(shù)的計(jì)算方法。雷諾數(shù)效應(yīng)及結(jié)構(gòu)表面粗糙度條件在形式表現(xiàn)為不同雷諾數(shù)及粗糙度條件下流動(dòng)狀態(tài)、邊界層分離和漩渦作用的差異，進(jìn)而直接影響結(jié)構(gòu)氣動(dòng)參數(shù)。基于此，本文結(jié)合煤氣柜剛性測(cè)壓試驗(yàn)結(jié)果，詳細(xì)研究了煤氣柜在紊流場(chǎng)及均勻流場(chǎng)下表面風(fēng)力特性，探討了雷諾數(shù)及結(jié)構(gòu)表面粗糙度對(duì)煤氣柜氣動(dòng)參數(shù)的影響，提出了適合煤氣柜工程設(shè)計(jì)的體型系數(shù)計(jì)算公式。
　　②結(jié)合計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)原理，采

3、用大渦模擬的方法，分析了模擬高雷諾數(shù)下粗糙度對(duì)圓柱繞流特性的影響。為了選擇合適的計(jì)算參數(shù)，首先對(duì)高雷諾數(shù)下單圓柱繞流進(jìn)行數(shù)值模擬，并將模擬結(jié)果與國(guó)內(nèi)外研究成果對(duì)比。其次通過(guò)選定的計(jì)算參數(shù)對(duì)典型粗糙條件的煤氣柜結(jié)構(gòu)進(jìn)行大渦模擬，詳細(xì)分析了高雷諾數(shù)及結(jié)構(gòu)表面粗糙度對(duì)煤氣柜表面風(fēng)力特性及其流場(chǎng)特性的影響。
　?、鄹鶕?jù)煤氣柜剛性測(cè)壓試驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮雷諾數(shù)效應(yīng)及結(jié)構(gòu)表面粗糙度條件，系統(tǒng)分析了煤氣柜結(jié)構(gòu)在各典型工況下的風(fēng)振響應(yīng)?；诹黧w力學(xué)

4、相似準(zhǔn)則，詳細(xì)闡述了煤氣柜氣動(dòng)彈性模型的設(shè)計(jì)方法與制作過(guò)程，并采用該氣動(dòng)彈性模型，重點(diǎn)研究了煤氣柜內(nèi)部活塞上下運(yùn)動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)整體風(fēng)振響應(yīng)的影響，為該類結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　?、芑诿簹夤駝傂詼y(cè)壓試驗(yàn)，詳細(xì)研究了煤氣柜表面風(fēng)壓荷載譜的分布特性，對(duì)風(fēng)壓荷載譜進(jìn)行劃區(qū)塊分析，并對(duì)各區(qū)域內(nèi)的風(fēng)壓荷載譜進(jìn)行擬合，且擬合效果甚佳。通過(guò)擬合荷載譜，對(duì)煤氣柜結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)頻域分析，分析結(jié)果與試驗(yàn)值較吻合，以此為煤氣柜結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供了

5、理論依據(jù)。
　?、萏岢隽司€性濾波自回歸模型法對(duì)風(fēng)荷載模擬的改進(jìn)方法，并通過(guò)該方法模擬得到風(fēng)荷載，采用此風(fēng)荷載對(duì)煤氣柜結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)時(shí)程分析，分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較吻合，為今后圓柱體空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載模擬提供了更為準(zhǔn)確的模擬方法；其次，基于煤氣柜剛性測(cè)壓試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合ANSYS有限元分析軟件，對(duì)煤氣柜結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)時(shí)程分析，詳細(xì)分析了煤氣柜在各工況下脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)的影響；提出了大型曼型干式煤氣柜結(jié)構(gòu)的風(fēng)振系數(shù)計(jì)算方法，為煤氣柜抗風(fēng)設(shè)計(jì)