本文選題：自然通風冷卻塔 + 整體穩(wěn)定性��； 參考：《浙江大學》2017年碩士論文

【摘要】：穩(wěn)定性問題是自然通風冷卻塔設計時必須考慮的主要因素。伴隨著冷卻塔塔高的不斷增加,需對冷卻塔結構設計規(guī)范中關于整體穩(wěn)定性經(jīng)驗公式的適用性進行深入研究。鑒于復雜結構整體穩(wěn)定性問題難以得到相應的解析解,故采用模型實驗法及有限元計算方法相結合對冷卻塔整體穩(wěn)定性的基本規(guī)律進行研究,為冷卻塔結構設計從整體穩(wěn)定性角度提出合理的意見與建議。本文首先利用3D打印技術制作了三個不同壁厚的縮尺冷卻塔模型,于風洞中通過逐步增加風速完成了穩(wěn)定性實驗,并對實驗得到的失穩(wěn)臨界載荷進行規(guī)律分析。實驗結果表明: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)臨界載荷一個關鍵參數(shù),根據(jù)模型實驗得到的統(tǒng)計分析結果與現(xiàn)有規(guī)范要求非常接近。同時采用有限元軟件ANSYS對實驗模型分別進行線性穩(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,與實驗結果進行比較分析可知,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)要大于風洞實驗的結果及設計規(guī)范值,且冷卻塔結構失穩(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)有冷卻塔設計規(guī)范中關于整體穩(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,并在實際設計時采用了 5倍的安全因子,因此從整體穩(wěn)定性角度來看,按現(xiàn)有設計規(guī)范所設計的冷卻塔是安全的。
[Abstract]:Stability is the main factor that must be considered in the design of natural ventilation cooling tower. With the increasing of tower height, the applicability of empirical formula of overall stability in the structural design code of cooling tower needs to be deeply studied. In view of the difficulty of obtaining the corresponding analytical solution to the whole stability problem of complex structures, the basic law of the overall stability of cooling tower is studied by combining the model experiment method with the finite element method. Reasonable opinions and suggestions for the structural design of cooling tower from the point of view of overall stability are put forward. In this paper, three cooling tower models with different wall thickness are made by using 3D printing technology. The stability experiment is completed by increasing wind speed step by step in wind tunnel, and the critical load of instability obtained from the experiment is analyzed. The experimental results show that the deformation of the model before instability is very small and the instability occurs suddenly, which indicates that the overall instability mode is elastic buckling, and the ratio of wall thickness to throat radius is a key parameter to determine the critical load of instability. The statistical analysis results obtained from the model experiments are very close to the requirements of the existing specifications. At the same time, the finite element software ANSYS is used to calculate the linear stability of the experimental model, the initial defect stability and the nonlinear stability are considered, and the results are compared with the experimental results. The calculated buckling mode is consistent with the buckling shape of the model experiment, and the coefficient obtained from the linear stability analysis of the finite element method is larger than that of the wind tunnel experiment and the design specification. The critical load of cooling tower is sensitive to the initial defect. The overall stability of 98 actual cooling towers with different tower types is calculated and analyzed. The effects of different tower height, different throat depth, different bottom slope and different elevation angle on the overall stability of cooling tower are discussed. The results show that the critical loads obtained by statistical analysis are consistent with the empirical formulas of the existing design codes, and the coefficients obtained by statistical analysis are about twice the coefficients of the empirical formulas. Because the influence of initial defects and other factors have been taken into account in the empirical formula of overall stability in the existing design code of cooling tower, and the safety factor of 5 times is used in the actual design, therefore, from the point of view of overall stability, Cooling towers designed according to existing design specifications are safe.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM62

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本文編號：1804013