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复杂山地环境下四塔组合特大型冷却塔风致干扰效应研究

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振动与冲击 2017年第24期36卷 116-123页

作者：余文林柯世堂杜凌云南京航空航天大学土木工程系南京210016

为系统研究复杂山地和周边建筑对超规范190 m高度限值特大型冷却塔四塔组合的风致干扰效应,以国内在建210 m高特大型冷却塔四塔组合为对象,基于计算流体动力学(CFD)方法对不同来流风向角下考虑复杂山地(高度接近冷却塔喉部标高且距离塔... 详细信息

为系统研究复杂山地和周边建筑对超规范190 m高度限值特大型冷却塔四塔组合的风致干扰效应,以国内在建210 m高特大型冷却塔四塔组合为对象,基于计算流体动力学(CFD)方法对不同来流风向角下考虑复杂山地(高度接近冷却塔喉部标高且距离塔体很近)四塔组合冷却塔的周围流场进行了数值模拟,并将单个冷却塔的风压分布与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性。在此基础上,对比分析了考虑复杂山地和周边建筑干扰时冷却塔表面最大负压、基于最大负压的干扰因子和平均风压分布特性,同时通过对最不利工况下冷却塔周边速度和涡量变化进行分析提炼出山地和塔群之间的风致干扰机理。研究表明复杂山地对冷却塔群来流湍流和风压分布模式的影响显著,同时受到冷却塔和建筑物之间"夹道效应"的影响,此时最不利工况下冷却塔基于最大负压的干扰因子最大可达1.43,远大于没有复杂地形下工程常见多塔干扰因子。主要研究结论可为此类考虑复杂山地环境的特大型冷却塔的群塔干扰因子取值提供参考。

关键词：复杂山地环境四塔组合特大型冷却塔风荷载干扰效应

不同四塔组合形式对特大型冷却塔局部风压干扰效应影响研究

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振动与冲击 2018年第9期37卷 106-113,126页

作者：王浩柯世堂南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

局部风压过大是引起冷却塔局部损伤和破坏的重要因素之一,塔群干扰会显著改变冷却塔局部风压分布模式。以在建世界最高冷却塔(220 m)为工程背景,分别对单体、双塔和5种典型四塔组合方案共353种工况进行测压试验。系统讨论了四塔组合冷... 详细信息

局部风压过大是引起冷却塔局部损伤和破坏的重要因素之一,塔群干扰会显著改变冷却塔局部风压分布模式。以在建世界最高冷却塔(220 m)为工程背景,分别对单体、双塔和5种典型四塔组合方案共353种工况进行测压试验。系统讨论了四塔组合冷却塔群风压干扰因子的分布特性,提炼出组合形式对冷却塔平均和脉动风压分布模式的影响规律,基于数理统计和HHT(希尔伯特—黄)方法对风压信号进行了分解和时频分析。结果表明,不同四塔组合方案均为中间塔受干扰效应影响最大,塔群效应对平均风压的影响主要集中于最小负压区和背风区。固定塔间距下,典型四塔组合形式中对局部风压静力干扰最小的布置形式是菱形方案,对局部风压动力干扰最小的是斜L形方案。

关键词：四塔组合特大型冷却塔风洞试验干扰因子局部风压非高斯特性

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典型四塔组合特大型冷却塔群风荷载干扰效应

同济大学学报（自然科学版） 2017年第10期45卷 1421-1428页

作者：柯世堂王浩余玮南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016 南京航空航天大学江苏省风力机设计高技术研究重点实验室江苏南京210016

以在建世界最高冷却塔(220m)为工程背景,分别对单体、双塔、串列、矩形、菱形、L形和斜L型四塔组合共353个工况进行了刚体测压风洞试验.系统探讨了5种典型四塔组合方案对冷却塔群静力、动力和极值干扰效应的影响规律.采用数理统计、频... 详细信息

以在建世界最高冷却塔(220m)为工程背景,分别对单体、双塔、串列、矩形、菱形、L形和斜L型四塔组合共353个工况进行了刚体测压风洞试验.系统探讨了5种典型四塔组合方案对冷却塔群静力、动力和极值干扰效应的影响规律.采用数理统计、频谱分析等方法对干扰效应的不同影响因素和作用机理进行研究,提出了典型四塔组合考虑风向的干扰因子估算公式.从整体风荷载干扰效应角度综合定性给出四塔组合形式方案选择排序为:串列>斜L形>L形>菱形>矩形.回归分析表明,四塔组合形式的特征角度与最大干扰因子之间存在良好的线性相关性.

关键词：典型四塔组合特大型冷却塔风洞试验风荷载干扰效应作用机理

不同气动措施对特大型冷却塔风致响应及稳定性能影响分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2016年第5期43卷 79-89页

作者：柯世堂杜凌云南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016

为研究不同气动措施对特大型冷却塔结构风致强度及稳定性能的影响,以内陆某核电特大型冷却塔为例,对无气动措施和增设3种气动措施冷却塔进行刚体测压风洞试验.基于试验结果对比分析了不同气动措施下冷却塔表面平均和脉动风压特性,然后... 详细信息

为研究不同气动措施对特大型冷却塔结构风致强度及稳定性能的影响,以内陆某核电特大型冷却塔为例,对无气动措施和增设3种气动措施冷却塔进行刚体测压风洞试验.基于试验结果对比分析了不同气动措施下冷却塔表面平均和脉动风压特性,然后采用有限元方法进行不同气动措施下特大型冷却塔的动力特性、风致响应、局部和整体稳定性能研究,最终提炼出不同气动措施对特大型冷却塔结构抗风性能的影响规律.

关键词：特大型冷却塔气动措施风洞试验风压特性风致响应稳定性

基于现场实测临海地区特大型冷却塔风振响应非平稳特性研究

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振动与冲击 2020年第10期39卷 206-214页

作者：王浩柯世堂南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

忽视特大型冷却塔风振响应的非平稳特征可能会导致对结构响应极值的估算偏差和风振作用特性的错误理解。为此,以某沿海地区特大型冷却塔(高190 m)为研究对象,通过现场实测获取了超高雷诺数和真实湍流条件下特大型冷却塔的风振响应信号;... 详细信息

忽视特大型冷却塔风振响应的非平稳特征可能会导致对结构响应极值的估算偏差和风振作用特性的错误理解。为此,以某沿海地区特大型冷却塔(高190 m)为研究对象,通过现场实测获取了超高雷诺数和真实湍流条件下特大型冷却塔的风振响应信号;在对实测信号进行降噪滤波处理后进行了不同时距的信号非平稳识别,并分别基于平稳分析模型和非平稳分析模型对特大型冷却塔的响应统计值、峰值因子和极值响应进行对比研究。研究结果表明:临海地区特大型冷却塔风振响应表现出较强的非平稳性,部分响应信号的"大偏斜"或"高峰态"现象是由非平稳特征引起,采用非平稳模型可以更有效地判别信号的真实非高斯特征;此外,响应峰值因子普遍大于3.5,忽视非平稳特性将导致极值估计的缺陷,既无法提供足够的保证率,又降低了响应极值计算结果的经济性。

关键词：特大型冷却塔现场实测非平稳特性响应极值峰值因子

不同四塔组合形式对特大型冷却塔局部非高斯风压分布影响研究

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工程力学 2018年第8期35卷 162-171页

作者：王浩柯世堂南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

非高斯脉动风压是引起冷却塔局部风荷载过大的重要因素之一,群塔干扰会显著改变冷却塔表面风压非高斯分布模式。四塔组合是火/核电厂冷却塔群最常见的组合形式之一,以在建世界最高冷却塔(220 m)为研究对象,针对工程中最典型的串列、矩... 详细信息

非高斯脉动风压是引起冷却塔局部风荷载过大的重要因素之一,群塔干扰会显著改变冷却塔表面风压非高斯分布模式。四塔组合是火/核电厂冷却塔群最常见的组合形式之一,以在建世界最高冷却塔(220 m)为研究对象,针对工程中最典型的串列、矩形、菱形、L形和斜L形五种四塔方案进行刚体测压风洞试验。在此基础上,系统研究不同四塔组合形式冷却塔风压信号的幅域和时域特性,并针对考虑四塔干扰效应的冷却塔二维和三维峰值因子取值问题进行对比探讨,分析不同四塔组合方案对冷却塔风压非高斯特性的影响规律。研究表明,串列、矩形、菱形、L形和斜L形方案分别较单塔工况非高斯区域增加了11%、63%、56%、89%和30%,采用基于高斯分布假定的峰值因子法进行冷却塔群极值风压计算将引起较大的误差。串列和斜L形四塔方案峰值因子分布受塔群干扰影响较小,而矩形、菱形和L形方案峰值因子较单塔明显增大,部分区域峰值因子达到6.5以上。该文研究从机理上分析四塔组合冷却塔群局部风压过大的形成原因,也为进一步探讨不同四塔组合冷却塔群表面极值风压奠定了基础。

关键词：特大型冷却塔典型四塔组合风洞试验局部风压非高斯特性形成机理

高度200m特大型冷却塔二维风振系数取值方法及分布规律研究

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建筑结构学报 2017年第10期38卷 78-87页

作者：柯世堂余文林南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016

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... 详细信息

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。

关键词：特大型冷却塔大涡模拟风振系数取值方法拟合公式

考虑不同四塔形式特大型冷却塔群风荷载极值分布特征与取值探讨

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空气动力学学报 2020年第1期38卷 48-57页

作者：柯世堂王浩南京航空航天大学航空学院江苏南京210016 南京航空航天大学土木与机场工程系江苏南京210016

塔群干扰作用下特大型冷却塔表面风荷载分布非常复杂,尤其是极值模型更加难以预测。首先,以工程中最常见的串列、矩形、菱形、L形和斜L形五种四塔组合形式为例,进行了320种工况的世界最高220m特大型冷却塔群刚体测压风洞试验。然后,分... 详细信息

塔群干扰作用下特大型冷却塔表面风荷载分布非常复杂,尤其是极值模型更加难以预测。首先,以工程中最常见的串列、矩形、菱形、L形和斜L形五种四塔组合形式为例,进行了320种工况的世界最高220m特大型冷却塔群刚体测压风洞试验。然后,分析了特大型冷却塔局部风压和整体力系数的非高斯和非平稳特征,并基于Hermite法和峰值因子法对比探讨了特大型冷却塔的局部风压极值和整体力系数极值的分布规律,着重讨论了特征角度与局部、整体气动力极值之间的映射关系。最后,提出了冷却塔四塔塔群最大负压极值和整体力系数极值的数学计算模型,建议了考虑不同四塔干扰效应的四塔组合特大型冷却塔群一维极值风压系数估算公式,并验证了上述公式的精确度和有效性。主要研究结论表明:矩形、菱形和L形布置下特大型冷却塔最大负压极值均小于-3.40,矩形布置形式下的负压极值最大,菱形布置下出现强吸力现象的可能性较高;可基于特征角度与塔群脉动风荷载之间的线性关系对特大型冷却塔局部风压极值和整体力气动力极值进行有效预测。

关键词：四塔组合特大型冷却塔风洞试验极值风压非高斯特性

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基于大涡模拟特大型冷却塔风振系数取值研究

郑州大学学报（理学版） 2017年第1期49卷 114-119页

作者：刘东华王金玺柯世堂中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663 南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016

为研究200 m级特大型冷却塔风振系数取值问题,以国内在建的某特大型冷却塔(200 m)为例,采用大涡模拟(LES)方法获得该冷却塔表面三维气动力时程,并与国内外大型冷却塔实测结果对比,验证了数值模拟的有效性.在此基础上,结合有限元方法和... 详细信息

为研究200 m级特大型冷却塔风振系数取值问题,以国内在建的某特大型冷却塔(200 m)为例,采用大涡模拟(LES)方法获得该冷却塔表面三维气动力时程,并与国内外大型冷却塔实测结果对比,验证了数值模拟的有效性.在此基础上,结合有限元方法和风振时程分析理论对该冷却塔的动力特性、风振响应与风振系数进行了系统分析,提炼出此类特大型冷却塔二维风振系数的分布规律,最终给出了以正迎风面子午向轴力为目标的整体风振系数取值.所得出的主要研究结论可为此类200 m级超规范特大型冷却塔的风荷载设计取值提供参考.

关键词：特大型冷却塔大涡模拟风致响应风振系数