自然通風(fēng)冷卻塔整體穩(wěn)定性模型實驗及有限元分析研究.pdf

1、穩(wěn)定性問題是自然通風(fēng)冷卻塔設(shè)計時必須考慮的主要因素。伴隨著冷卻塔塔高的不斷增加，需對冷卻塔結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中關(guān)于整體穩(wěn)定性經(jīng)驗公式的適用性進(jìn)行深入研究。鑒于復(fù)雜結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性問題難以得到相應(yīng)的解析解，故采用模型實驗法及有限元計算方法相結(jié)合對冷卻塔整體穩(wěn)定性的基本規(guī)律進(jìn)行研究，為冷卻塔結(jié)構(gòu)設(shè)計從整體穩(wěn)定性角度提出合理的意見與建議。
　　本文首先利用3D打印技術(shù)制作了三個不同壁厚的縮尺冷卻塔模型，于風(fēng)洞中通過逐步增加風(fēng)速完成了穩(wěn)定性實驗，

2、并對實驗得到的失穩(wěn)臨界載荷進(jìn)行規(guī)律分析。實驗結(jié)果表明:模型失穩(wěn)前變形很小且失穩(wěn)突然發(fā)生，表明整體失穩(wěn)模式為彈性屈曲，其壁厚與喉部半徑之比是確定失穩(wěn)臨界載荷一個關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)模型實驗得到的統(tǒng)計分析結(jié)果與現(xiàn)有規(guī)范要求非常接近。同時采用有限元軟件ANSYS對實驗?zāi)Ｐ头謩e進(jìn)行線性穩(wěn)定性、考慮初始缺陷穩(wěn)定性及考慮非線性穩(wěn)定性計算，與實驗結(jié)果進(jìn)行比較分析可知，計算得到的屈曲模態(tài)同模型實驗屈曲形態(tài)保持一致，而由模型有限元線性穩(wěn)定性分析得到的系數(shù)要大于

3、風(fēng)洞實驗的結(jié)果及設(shè)計規(guī)范值，且冷卻塔結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時的臨界載荷對初始缺陷非常敏感。
　　對不同塔型的98座實際冷卻塔進(jìn)行了整體穩(wěn)定性計算分析，討論了不同塔高、不同喉部深度、不同底部斜率及不同頂部仰角等幾何參數(shù)對冷卻塔整體穩(wěn)定性的影響。研究表明，所有塔型失穩(wěn)時臨界載荷根據(jù)統(tǒng)計分析得到的規(guī)律與現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范的經(jīng)驗公式相一致，統(tǒng)計分析得到的系數(shù)約是經(jīng)驗公式系數(shù)的2倍。由于現(xiàn)有冷卻塔設(shè)計規(guī)范中關(guān)于整體穩(wěn)定性的經(jīng)驗公式已經(jīng)考慮了初始缺陷等因素的影響