發(fā)布時(shí)間：2024-03-03 12:23

　　現(xiàn)行冷卻塔結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)均忽略了降雨帶來(lái)的影響,但在強(qiáng)風(fēng)暴雨極端氣候條件下,暴雨亦會(huì)直接影響塔筒內(nèi)、外表面氣動(dòng)力并改變脈動(dòng)風(fēng)的湍流效應(yīng),而傳統(tǒng)研究大多僅關(guān)注風(fēng)驅(qū)動(dòng)雨對(duì)于結(jié)構(gòu)表面的沖擊效應(yīng)。為解決該問(wèn)題,以國(guó)內(nèi)已建世界最高220 m大型冷卻塔為例,以風(fēng)-雨雙向耦合算法為核心,首先采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational fluid dynamics,CFD)技術(shù)對(duì)冷卻塔周?chē)L(fēng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并將表面風(fēng)壓分布與規(guī)范及實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證了風(fēng)場(chǎng)模擬的有效性;再添加離散相模型(Discrete phase model,DPM)并進(jìn)行雨滴和風(fēng)場(chǎng)的同步迭代計(jì)算。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了塔筒內(nèi)外表面風(fēng)驅(qū)雨量、雨滴附加作用力和雨致壓力系數(shù)等影響規(guī)律,揭示了風(fēng)雨場(chǎng)中塔筒表面速度流線、湍動(dòng)能強(qiáng)度、雨滴運(yùn)行速度和軌跡的作用機(jī)理。最終提出了基于風(fēng)雨雙向耦合算法的風(fēng)-雨致等效壓力系數(shù)新模型及其分布特性。研究結(jié)論可為此類(lèi)冷卻塔在極端氣候下的表面荷載取值提供參考。

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【部分圖文】：

圖1整體與局部網(wǎng)格劃示意圖

為同時(shí)保證冷卻塔處于降雨區(qū)和尾流充分發(fā)展，計(jì)算域尺寸設(shè)置為順風(fēng)向30D×橫風(fēng)向10D×豎向3H，其中D為冷卻塔零米直徑，H為塔高，計(jì)算模型中心距離計(jì)算域入口為3500m，模型最大堵塞度不超過(guò)3%。為了兼顧計(jì)算效率和精度，將整個(gè)計(jì)算域劃分為外圍區(qū)域和局部加密區(qū)域，形狀規(guī)整的外圍....

圖2計(jì)算域邊界條件示意圖

定義計(jì)算域入口為速度入口邊界（Velocityinlet），出口為壓力出口邊界（Pressureoutlet），相對(duì)壓力為0，地面以及冷卻塔采用無(wú)滑移壁面（Wall），兩側(cè)壁及頂面采用等效于自由滑移壁面的對(duì)稱邊界條件（Interface）。對(duì)雨滴進(jìn)行“面”釋放，選擇計(jì)算域頂部....

圖3速度及湍流度剖面示意圖

按照中國(guó)規(guī)范[20]設(shè)置B類(lèi)地貌對(duì)應(yīng)的速度和湍流強(qiáng)度分布，其中該冷卻塔所在地區(qū)10m高度處100年重現(xiàn)期10min最大平均風(fēng)速為28.3m/s,10m高名義湍流度取為0.14，地面粗糙度系數(shù)為0.15，且通過(guò)用戶自定義函數(shù)實(shí)現(xiàn)上述入流邊界條件與FLUENT的連接。圖3給出....

圖4冷卻塔喉部斷面風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果與規(guī)范及實(shí)測(cè)曲線對(duì)比示意圖

圖4給出了冷卻塔喉部斷面平均風(fēng)壓系數(shù)與規(guī)范[21]及實(shí)測(cè)[22]曲線對(duì)比示意圖。分析可知，冷卻塔喉部斷面平均風(fēng)壓分布曲線的負(fù)壓極值點(diǎn)和分離點(diǎn)對(duì)應(yīng)角度與規(guī)范和西熱曲線完全一致；迎風(fēng)和背風(fēng)區(qū)域風(fēng)壓系數(shù)數(shù)值吻合較好，側(cè)風(fēng)區(qū)負(fù)壓略大于規(guī)范值，與西熱曲線數(shù)值基本吻合。綜上認(rèn)為本文數(shù)值模擬結(jié)....

本文編號(hào)：3917774