超大型冷却塔动态风压实测与干扰效应风洞试验研究

我国冷却塔规范风荷载条款仍源自上世纪80年代原型冷却塔（90m高）实测资料，且仅规定了塔筒表面静态风压分布。事实上，超大型冷却塔（高度≥165m）风振问题与风荷载动态作用关系更加密切，由此导致了冷却塔物理和数学模型雷诺数效应模拟准则的不完整性，难于准确再现冷却塔表面动态风荷载与来流条件、塔群组合等参数间的合理关系，已成为制约超大型冷却塔抗风性能研究和结构设计的瓶颈。为此，拟采用全天候动态风压采集设备，对徐州某电厂冷却塔（约166m高）进行通风筒表面动、静态风压长期现场观测，校验现有的单塔平均风压雷诺数效应模拟标准，提出具有原创性的冷却塔超高雷诺数条件（Re≥10E7）脉动风压雷诺数效应模拟准则。在此基础之上，结合风洞试验方法研究多种典型群塔组合条件干扰效应及其机理，着重研究强风动力荷载作用下冷却塔风致灾变全过程物理和有限元模拟方法，再现并探究1965年英国渡桥电厂八座冷却塔风毁事故原因。

本项目自2010年起，围绕了五个方面开展研究工作：1）动态风压传感器开发、调试及其现场安装介绍；2）大型双曲面冷却塔表面脉动风压分布特性研究；3）双曲圆截面冷却塔壁面粗糙度对其绕流动态特性影响；4）大型双曲面冷却塔风致振动耦合效应分析；5）大型双曲面冷却塔气弹模型风洞试验和响应特性研究。主要研究进展和成果汇总如下：.一、采用全天候动态风压采集设备，对徐州某电厂冷却塔（约166m 高）进行通风筒表面动、静态风压长期现场观测，校验现有的单塔平均风压雷诺数效应模拟标准，提出具有原创性的冷却塔超高雷诺数条件（Re≥10E7）脉动风压雷诺数效应模拟准则。在此基础之上，结合风洞试验方法研究多种典型群塔组合条件干扰效应及其机理，着重研究强风动力荷载作用下冷却塔风致灾变全过程物理和有限元模拟方法。.二、提出了双曲薄壳冷却塔气弹模型等效梁格设计方法，推导了梁格法冷却塔气弹模型缩尺刚度计算公式，建议了冷却塔缩尺模型模拟原型结构高雷诺数条件下表面绕流Reynolds数和Strouhal数效应修正和验证办法。设计加工1:200比例测压测振一体化的等效梁格冷却塔气弹模型，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，风振系数分布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。.三、结合全模态耦合CQC算法，对超大塔结构的风振响应进行了深入的探讨，研究了多种响应分量在子午向及环向断面上的数值大小及分布特征，表明结构共振响应在总体风振响应占主导地位。基于试验结果并结合数值算法探讨了自激力效应对于大型冷却塔表面风压和风振响应的影响，结果表明自激力对于表面平均风压的分布特性影响甚小、对脉动风压的分布和数值影响较大。.四、项目组参加国际合作与学术交流5次，完成国际学术会议报告共计7次。担任国际、国内学术组织要职2人次。发表标注本项目资助的国际论文约20篇，国内重要期刊论文28篇，其中SCI和EI收录28篇。.五、2012年申请获得国家自然科学基金委“优秀青年科学基金”人材项目。获得2010年浙江省科学技术奖一等奖、2011年中国公路学会科学技术奖二等奖。申请国家发明专利1项、授权和申请实用新型专利1项、申请获得软件著作权3项。.六、项目执行期内共资助培养毕业研究生5名，其中2名研究生已经毕业，全部标注了本项目资助。