一种新型直筒-锥段型钢结构冷却塔气动性能的LES数值分析
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柯世堂,男,教授,致力于结构风与风能利用研究,主持国家自然科学基金(国际合作项目、面上项目、民航联合基金、青年基金)4项、江苏省自然科学基金(优秀青年基金、青年基金)2项、中国博士后科学基金(特别资助、一等资助)2项、国内外重大工程抗风课题21项。发表学术期刊论文146篇,其中SCI收录40篇(第一作者35篇)、EI收录75篇(第一作者52篇)。授权(公开)国家发明专利21项,授权软件著作权12项,在科学出版社主编专著2部、参编1倍。研究成果获中国能源建设集团科技进步一等奖(排名2)、上海市科技进步二等奖(排名7)和中国电子建设科技进步三等奖(排名2),参编国家标准2部、行业标准2部。

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国家自然科学基金(U173329,51208254)资助项目;江苏省优秀青年基金(BK20160083)资助项目。


LES Numerical Analysis on Aerodynamic Performance for Novel Steel Cooling Tower with Straight Cylinder-Cone Section
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    摘要:

    作为一种外形新颖的典型风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔表面风荷载随机分布特性亟待研究。以国内拟建最高的某新型直筒-锥段型钢结构冷却塔(塔高189 m)为例,采用大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法对其进行风场数值模拟,获取了直筒和锥段两部分结构的外表面三维气动力时程。将平均和脉动风压系数分别与相关规范及国内外冷却塔实测及风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。进而提炼出此类直筒-锥段型钢结构冷却塔外表面平均、脉动和极值风荷载以及阻力系数等气动参数分布规律。最终给出了此类新型的直筒-锥段型钢结构冷却塔结构平均和极值风压估算公式及其分布曲线。

    Abstract:

    As a novel typical wind-sensitive structure, the random distribution characteristic of wind load on the surface of cylinder-conic section steel cooling tower is in an urgent need to be studied. A novel straight-cone steel cooling tower (189 m in high) that will be built at home is taken as an example, and numerical simulation of wind field is conducted by adopting large eddy simulation (LES) to obtain three-dimensional aerodynamic force time history. Firstly, the average and fluctuating wind pressure coefficients are individually compared with the relevant codes and the results from field measurements and wind tunnels at home and abroad to illustrate the validity of numerical simulation method. And then, the distribution of the average pressure, the fluctuating wind pressure, the extreme wind pressure and the drag coefficient are extracted. The estimation formulas and distribution curves of average and extreme wind pressure of cooling tower are presented. The main conclusions can be used as reference for the design of wind load of this kind of super large steel structure cooling tower with novelty in structural form.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

柯世堂, 杜凌云, 刘东华, 马兆荣.一种新型直筒-锥段型钢结构冷却塔气动性能的LES数值分析[J].南京航空航天大学学报,2018,50(4):442-451

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  • 收稿日期:2017-10-21
  • 最后修改日期:2018-07-18
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  • 在线发布日期: 2018-09-08
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