亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        建筑物對(duì)塔機(jī)順風(fēng)向風(fēng)力干擾效應(yīng)研究

        2022-06-02 01:52:46林其濤
        鐵道建筑技術(shù) 2022年5期
        關(guān)鍵詞:效應(yīng)

        林其濤

        (中鐵城建集團(tuán)第一工程有限公司 山西太原 030024)

        1 引言

        塔機(jī)相較于單體狀況下塔機(jī)的風(fēng)力可能會(huì)發(fā)生很大變化。塔機(jī)作為桁架結(jié)構(gòu),它的尺度相對(duì)于建筑物尺度非常小,不同風(fēng)向角下,建筑物對(duì)塔機(jī)的風(fēng)載荷影響會(huì)很大[1]。而關(guān)于塔機(jī)結(jié)構(gòu)干擾效應(yīng)的國內(nèi)外規(guī)范中,也僅僅給出了通過結(jié)構(gòu)充實(shí)率和間隔比來計(jì)算塔機(jī)局部相同結(jié)構(gòu)0°風(fēng)向角下干擾因子的方法[2-3]。

        針對(duì)干擾效應(yīng)的研究手段主要分為風(fēng)洞試驗(yàn)和CFD數(shù)值仿真[4]。李正良等[5]基于高頻動(dòng)態(tài)天平風(fēng)洞試驗(yàn),得到了格構(gòu)式塔架在不同遮擋間距、不同風(fēng)速工況下的橫風(fēng)向、順風(fēng)向、基底彎矩功率譜和扭轉(zhuǎn)向基底力。楊風(fēng)利等[6]設(shè)計(jì)了多種輸電塔塔身模型并進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)和CFD數(shù)值仿真,獲得了不同模型背風(fēng)面風(fēng)荷載降低系數(shù)(干擾因子)隨高寬比的變化規(guī)律。Martin等[7]運(yùn)用風(fēng)洞試驗(yàn)建立了碟形天線對(duì)通信塔塔身基底力的干擾因子計(jì)算方法。以整體基底力和基底彎矩來定義干擾因子往往比較宏觀,不能進(jìn)一步了解干擾規(guī)律在結(jié)構(gòu)上的分布特征[8]?;谥車ㄖ锶后w不同布置密度,Quan等[9]通過測壓風(fēng)洞試驗(yàn)研究并分析了低矮房屋屋頂風(fēng)壓分布特征。Yu等[10]和Yan等[11]分別基于測壓試驗(yàn)得到了方形截面和多邊形截面的高層建筑物迎風(fēng)面、背風(fēng)面和側(cè)面在不同橫向和縱向間距比下干擾因子分布規(guī)律。余文林等[12]基于CFD方法對(duì)冷卻塔在不同風(fēng)向角下的干擾效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。

        研究建筑物對(duì)塔機(jī)局部結(jié)構(gòu)的風(fēng)載荷干擾因子,對(duì)于更清晰地認(rèn)識(shí)干擾機(jī)理和指導(dǎo)塔機(jī)抗風(fēng)設(shè)計(jì)具有重要意義。本文通過建立不同風(fēng)向角和不同橫向、縱向間距比下的塔機(jī)和建筑物CFD數(shù)值計(jì)算模型,得到了塔機(jī)局部結(jié)構(gòu)上的風(fēng)力系數(shù),系統(tǒng)研究了塔機(jī)局部結(jié)構(gòu)在不同建筑物位置和不同風(fēng)向角下的順風(fēng)向風(fēng)力干擾效應(yīng),得到了塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和起重臂臂節(jié)的干擾因子分布規(guī)律。

        2 CFD數(shù)值模擬方法

        將塔機(jī)沿高度方向和水平方向進(jìn)行分區(qū),以不同分區(qū)的風(fēng)載荷特性來表征塔機(jī)局部風(fēng)載荷特征,從而建立塔機(jī)局部結(jié)構(gòu)風(fēng)載荷特性。共劃分成35個(gè)分區(qū),圖1為塔機(jī)模型分區(qū)圖。

        圖1 QTZ125塔機(jī)模型分區(qū)

        塔機(jī)總高度為H=55 m,建筑物簡化為30 m×30 m×40 m的方柱。為滿足塔機(jī)回轉(zhuǎn)、變幅和起升等作業(yè)要求,建立建筑物與塔機(jī)位置。B為塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的寬度,X為塔身中心與建筑物的橫向距離,Y為塔身中心與建筑物的縱向間距。

        2.1 計(jì)算域與邊界條件

        2.1.1 計(jì)算域及其網(wǎng)格

        計(jì)算域設(shè)置為內(nèi)切圓直徑800 m,高度200 m的正十二面棱柱,改變?nèi)肓髅婧统隽髅娴奈恢脤?shí)現(xiàn)不同的風(fēng)向角,計(jì)算域如圖2所示。計(jì)算網(wǎng)格采用六面體和四面體混合網(wǎng)格,中間通過金字塔單元過渡連接。在塔機(jī)和建筑物表面生成邊界層網(wǎng)格,第一層網(wǎng)格厚度分別為0.001 8 m和0.002 8 m。本文基于y+值和網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證得到網(wǎng)格總數(shù)量3 500萬左右。

        圖2 模型計(jì)算域

        2.1.2 邊界條件

        湍流模型選取Realizable k-ε?;诖髿膺吔鐚犹匦詠矶x入口邊界條件的平均風(fēng)速剖面、湍動(dòng)能k和耗散率ε,其中以標(biāo)準(zhǔn)B類地貌、10 m高度處的風(fēng)速13.3 m/s來定義風(fēng)速剖面。出口邊界條件為自由出流。塔機(jī)表面、建筑物表面和計(jì)算域地面為非滑移壁面,采用非平衡壁面函數(shù),其余面為對(duì)稱面。采用SIMPLE算法對(duì)速度壓力耦合方程進(jìn)行求解,離散格式為二階迎風(fēng)格式。

        2.2 風(fēng)力系數(shù)定義

        圖3為塔機(jī)風(fēng)向角示意圖。根據(jù)坐標(biāo)系,定義塔機(jī)風(fēng)力系數(shù)為:

        圖3 塔機(jī)風(fēng)力方向

        式中,CD、CL為塔機(jī)沿坐標(biāo)系方向上的風(fēng)力系數(shù);Fx、Fy為塔機(jī)沿坐標(biāo)系方向承受的風(fēng)載荷;ρ為空氣密度(kg/m3);Uref為參考高度處的風(fēng)速(m/s);A為結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面面積(m2)。

        不同風(fēng)向角下,風(fēng)力系數(shù)均是基于塔機(jī)體軸坐標(biāo)系。為了建立沿著風(fēng)向角下的風(fēng)力系數(shù),需對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在風(fēng)軸坐標(biāo)系下,風(fēng)向角為θ時(shí),塔機(jī)順風(fēng)向風(fēng)力系數(shù)CDθ為:

        2.3 干擾效應(yīng)量化

        為分析建筑物對(duì)塔機(jī)風(fēng)力干擾效應(yīng)程度的大小,采用干擾因子IF來量化。干擾因子定義為:

        式中,CDθ,I為有建筑物存在時(shí),塔機(jī)順風(fēng)向平均風(fēng)力系數(shù);CDθ,P為塔機(jī)單體情況下順風(fēng)向平均風(fēng)力系數(shù)。

        當(dāng)IF=1時(shí),建筑物對(duì)塔機(jī)風(fēng)力沒有干擾;當(dāng)|IF|<1時(shí),建筑物遮擋效應(yīng)占主導(dǎo)作用,IF值越小則遮擋效應(yīng)越明顯;當(dāng)|IF|>1時(shí),建筑物對(duì)塔機(jī)風(fēng)力表現(xiàn)為放大效應(yīng),IF值越大則放大效應(yīng)越明顯。其中,當(dāng)出現(xiàn)IF<0時(shí),說明建筑物的存在使得塔機(jī)順風(fēng)向風(fēng)力方向偏轉(zhuǎn)180°。

        3 風(fēng)力干擾研究

        為驗(yàn)證本文數(shù)值計(jì)算的可靠性,將計(jì)算得到的邊界條件和建筑物迎風(fēng)面風(fēng)壓分布特征分別與相關(guān)規(guī)范進(jìn)行對(duì)比得出,無建筑物遮擋時(shí)數(shù)值模擬風(fēng)場的入口及距離塔機(jī)前10 m處的風(fēng)速剖面u/u10(u為某高度處的風(fēng)速,u10為10 m高度處的風(fēng)速)及湍流強(qiáng)度Ⅰ與理論風(fēng)場值保持良好的一致性,且說明風(fēng)場具有較好的自保持性。風(fēng)場中有建筑物遮擋時(shí),在180°風(fēng)向角下建筑物處于塔機(jī)的上游,其迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)CP=p/(ρu2/2)(p為迎風(fēng)面上的風(fēng)壓)分布特征不受塔機(jī)的影響,建筑物迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)分布特征與規(guī)范較好的吻合。

        3.1 建筑物不同位置的影響

        建筑物位置是影響干擾效應(yīng)的一個(gè)主要原因。在滿足塔機(jī)現(xiàn)場作業(yè)要求的前提下,本文將塔機(jī)沿建筑物縱向和橫向布置,共分為5種位置。對(duì)5種位置下的干擾效應(yīng)進(jìn)行了研究。

        3.1.1 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子分析

        塔身由15節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成,隨著高度的變化,塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的干擾因子呈現(xiàn)多種變化特征。在210°和240°風(fēng)向角下,5種位置下的塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)均被建筑物完全遮擋,即干擾因子均接近于0;在300°和330°風(fēng)向角下,由于建筑物的截面是正方形,即干擾因子的表現(xiàn)特征分別類似于60°和30°風(fēng)向角下,所以本文以0°到180°和270°風(fēng)向角來對(duì)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的干擾因子進(jìn)行分析。圖4為不同位置下的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子沿高度分布情況,其中z/H為塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)中心高度與塔機(jī)總高度的比值。

        圖4 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子沿高度分布

        0°風(fēng)向角下,5種位置下的干擾因子均小于1,遮擋效應(yīng)占主導(dǎo)作用。隨著橫向間距比的縮小,干擾因子逐漸減小。這是因?yàn)轱L(fēng)吹過塔機(jī),在塔機(jī)上游形成高壓區(qū),在其下游形成低壓區(qū)。同時(shí),由于塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的空間格構(gòu)形式,風(fēng)經(jīng)塔機(jī)繼續(xù)向下游的建筑物流動(dòng),在建筑物迎風(fēng)面前端形成高壓區(qū)。塔機(jī)越靠近建筑物,即其越靠近建筑物迎風(fēng)面前端的高壓區(qū),從而使得塔機(jī)的壓差阻力越小即風(fēng)力系數(shù)越小,導(dǎo)致干擾因子隨著減小。隨著縱向間距比的縮小,干擾效應(yīng)也逐漸減小。這是因?yàn)轱L(fēng)流經(jīng)建筑物,在其迎風(fēng)面中間位置會(huì)形成駐點(diǎn)區(qū)域,在駐點(diǎn)兩側(cè)形成流動(dòng)方向相反的氣流,并在建筑物拐角處發(fā)生氣動(dòng)分離,越靠近拐角,氣流速度越大,使得塔機(jī)風(fēng)力系數(shù)增大,進(jìn)而干擾效應(yīng)減小。30°和60°方向角,5種位置下的干擾因子表現(xiàn)出相同的特征。其中,在z=0.6H附近區(qū)域時(shí),出現(xiàn)風(fēng)力干擾因子增大拐點(diǎn),建議在此位置處安裝扶墻,增強(qiáng)塔機(jī)的抗風(fēng)性能。

        0°、30°和60°風(fēng)向角下的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子沿高度分布呈現(xiàn)三次函數(shù)變化特征。對(duì)其進(jìn)行非線性擬合,表達(dá)式為:

        式中,α、b、c、d為擬合參數(shù);z/H為相對(duì)高度。

        采用最小二乘法進(jìn)行擬合,擬合結(jié)果與計(jì)算數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)均大于95%,表明塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子與相對(duì)高度具有很好的三次函數(shù)關(guān)系。

        90°風(fēng)向角下,橫向間距比為X/B=2.25和X/B=2.75時(shí),塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子隨橫向間距比的增大而變化不明顯,但在橫向間距比為X/B=3.75時(shí),干擾因子隨橫向間距比的再次增大而明顯變化,說明橫向間距比超過了臨界值,使得干擾因子發(fā)生較大的變化。隨著縱向間距比的增大,塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子隨之逐步增大,但當(dāng)塔機(jī)處于建筑物邊沿時(shí),建筑物對(duì)塔身的干擾效應(yīng)由遮擋效應(yīng)轉(zhuǎn)變成放大效應(yīng),這是因?yàn)榇孙L(fēng)向角下,來流風(fēng)在建筑物邊沿區(qū)域形成風(fēng)加速區(qū),使得塔機(jī)承受的風(fēng)載荷大于單體情況下。270°風(fēng)向角下,不同橫向間距比下的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子沿高度的分布情況與90°風(fēng)向角下保持一致,但是縱向間距比下發(fā)生了較大的變化,這是因?yàn)榇藭r(shí)塔身處在了建筑物風(fēng)場的更下游,使得縱向間距比的變化對(duì)干擾因子的影響較90°風(fēng)向角下的小。

        120°風(fēng)向角下,縱向間距比為Y/B=6.25時(shí),塔機(jī)位于建筑物的邊沿處,氣流在建筑物拐角處分離,形成加速氣流作用在塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上,從而使得其干擾因子大于0,而在其他間距比下,塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)完全被建筑物遮擋,使得干擾因子近乎為0。同樣,在150°和180°風(fēng)向角下,由于建筑物的遮擋,塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的干擾因子也為0。

        3.1.2 起重臂臂節(jié)干擾因子分析

        圖5為起重臂不同橫向和縱向間距比下的風(fēng)力干擾因子分布。0°、30°和60°風(fēng)向角下,起重臂臂節(jié)干擾因子接近于1,說明橫向間距比和縱向間距比對(duì)塔機(jī)起重臂臂節(jié)的干擾效應(yīng)影響較小。這是因?yàn)榻ㄖ锾幱谒C(jī)的下游,且起重臂高于建筑物,從而使得間距比對(duì)起重臂的干擾很小。90°風(fēng)向角下,由于起重臂遠(yuǎn)端處于風(fēng)場的下游,受到建筑物的影響使得遠(yuǎn)端處的起重臂臂節(jié)的干擾因子小于1,表現(xiàn)為遮擋效應(yīng);而在270°風(fēng)向角下,起重臂遠(yuǎn)端處于風(fēng)場的上游,建筑物干擾很小,因此干擾因子接近于1。在這兩種風(fēng)向角下,起重臂近端均受到建筑物的干擾,干擾因子均大于1,表現(xiàn)為放大效應(yīng),其中在90°風(fēng)向角下,隨著橫向間距比和縱向間距比的增大,干擾因子增大,在270°風(fēng)向角下,隨著橫向間距比的增大,干擾因子縮小,而隨著縱向間距比的增大,干擾因子增大。

        圖5 起重臂臂節(jié)干擾因子分布

        3.2 不同風(fēng)向角的影響

        建筑物對(duì)塔機(jī)風(fēng)力干擾效應(yīng)的研究中,風(fēng)向角也是一個(gè)主要影響因素?;谙嗤瑱M向或者縱向間距比,本文對(duì)0°到330°共12個(gè)風(fēng)向角下的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和起重臂臂節(jié)干擾因子進(jìn)行了分析。

        圖6為12個(gè)風(fēng)向角下的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子沿高度的分布規(guī)律。從圖中可以看出,橫向間距比X/B=2.25,X/B=2.75和X/B=3.75下,塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子均小于1,建筑物表現(xiàn)為遮擋效應(yīng),其中60°和300°風(fēng)向角下的干擾因子最大,IF值在 0.6 附近波動(dòng);120°、150°及對(duì)應(yīng)的 210°、240°風(fēng)向角下,由于建筑物的遮擋占主導(dǎo)作用使得干擾因子始終最小,IF值接近于0。風(fēng)向角從0°到60°變化中,塔身干擾因子隨之增大。90°至270°風(fēng)向角下的干擾因子因?yàn)榻ㄖ锏恼趽跣?yīng)占主導(dǎo)地位使其IF值很小,但是在X/B=3.75時(shí),因建筑物遮擋效應(yīng)減弱,使得塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子增大。

        圖6 12個(gè)風(fēng)向角下塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子

        風(fēng)向角從0°到60°變化中,隨著縱向間距比的逐漸增大,60°風(fēng)向角下塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子始終最大,但是30°風(fēng)向角下的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子在縱向間距比Y/B=0時(shí)大于0°風(fēng)向角下,在Y/B=3.75時(shí)而與0°風(fēng)向角下相同,在Y/B=6.25時(shí)而小于0°風(fēng)向角。在縱向間距比Y/B=3.75時(shí),60°和300°風(fēng)向角下干擾因子最大,IF值在0.6附近波動(dòng)。由于建筑物的遮擋,120°至240°風(fēng)向角下的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子沿高度的增加變化不大;在Y/B=6.25時(shí),最大干擾因子出現(xiàn)在90°風(fēng)向角下,這是最不利的風(fēng)向,應(yīng)當(dāng)引起格外關(guān)注。

        圖7為起重臂臂節(jié)干擾因子隨風(fēng)向角的變化圖。從圖中可以看出,在不同的橫向或者縱向間距比下,起重臂臂節(jié)的干擾因子IF值在1附近波動(dòng),但是在 90°、120°、150°和 270°風(fēng)向角下的變化尤為突出,表明起重臂臂節(jié)對(duì)上述風(fēng)向角比較敏感,其中在120°和150°風(fēng)向角下,起重臂臂節(jié)干擾因子表現(xiàn)為遮擋效應(yīng),而在90°和270°風(fēng)向角下,近端起重臂臂節(jié)干擾因子始終表現(xiàn)為放大效應(yīng),應(yīng)當(dāng)引起關(guān)注。由于建筑物對(duì)末端起重臂臂節(jié)的影響逐漸減弱,12個(gè)風(fēng)向角下的起重臂臂節(jié)干擾因子波動(dòng)逐漸減小,IF值逼近于1。

        圖7 12個(gè)風(fēng)向角下起重臂臂節(jié)干擾因子

        4 結(jié)論

        本文系統(tǒng)分析了塔機(jī)與建筑物在不同的橫向和縱向間距比下及不同風(fēng)向角的塔機(jī)風(fēng)力干擾因子分布規(guī)律,得到了如下結(jié)論:

        (1)不同的橫向或者縱向間距比及在不同的風(fēng)向角下,建筑物對(duì)塔機(jī)的干擾效應(yīng)主要表現(xiàn)為遮擋效應(yīng)。

        (2)0°、30°和 60°風(fēng)向角下,塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)風(fēng)力干擾因子隨著橫向間距比和縱向間距的增大而增大,并且干擾因子沿高度的分布規(guī)律符合三次函數(shù)特征;同時(shí)在這三種風(fēng)向角下,不同的橫向間距比和縱向間距比對(duì)起重臂臂節(jié)干擾因子的影響很小,可以忽略,但是在120°和150°風(fēng)向角下,起重臂臂節(jié)在不同的橫向或者縱向間距比下干擾因子分布規(guī)律符合二次函數(shù)特征,中間段臂節(jié)遮擋效應(yīng)最為明顯,干擾因子接近于0。

        (3)不同的橫向間距比下,塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)干擾因子在60°或者300°風(fēng)向角下最大且值在0.6附近,但在縱向間距比Y/B=6.25時(shí),90°風(fēng)向角下的干擾因子最大且大于1,表現(xiàn)為放大效應(yīng)。

        (4)在不同的橫向或者縱向間距比下,起重臂臂節(jié)干擾因子IF值在1附近波動(dòng),且起重臂臂節(jié)對(duì)90°、120°、150°和 270°風(fēng)向角比較敏感。在 120°和150°風(fēng)向角下,起重臂臂節(jié)干擾因子表現(xiàn)為遮擋效應(yīng),而在90°和270°風(fēng)向角下,近端起重臂臂節(jié)干擾因子始終表現(xiàn)為放大效應(yīng)。

        猜你喜歡
        效應(yīng)
        鈾對(duì)大型溞的急性毒性效應(yīng)
        懶馬效應(yīng)
        場景效應(yīng)
        雨一直下,“列車效應(yīng)”在發(fā)威
        決不能讓傷害法官成破窗效應(yīng)
        紅土地(2018年11期)2018-12-19 05:10:56
        死海效應(yīng)
        應(yīng)變效應(yīng)及其應(yīng)用
        福建醫(yī)改的示范效應(yīng)
        福建醫(yī)改的示范效應(yīng)
        偶像效應(yīng)
        女同同志熟女人妻二区| 永久免费看免费无码视频| 日韩精品视频在线一二三| 中文字幕乱码亚洲三区| 国产片精品av在线观看夜色| 国产精品视频一区二区三区四 | 在线亚洲+欧美+日本专区| 在线观看播放免费视频| 亚洲欧洲日产国码av系列天堂| 99re热视频这里只精品| 亚洲大片免费| 麻豆国产精品久久天堂| 国产在热线精品视频| 法国啄木乌av片在线播放| 午夜av内射一区二区三区红桃视| 婷婷久久av综合一区二区三区| 尤物在线精品视频| 午夜AV地址发布| 久久伊人精品只有这里有| 国产成年人毛片在线99| 国产av丝袜旗袍无码网站| 在线人妻无码一区二区| 亚洲中文字幕免费精品| 天堂在线资源中文在线8| 久久精品国产亚洲精品| 无码高潮少妇毛多水多水免费 | 亚洲色偷偷偷综合网| 国产精品成人一区二区三区| 国产精品电影久久久久电影网| 国产一级黄色录像大片| 成人区人妻精品一区二区不卡网站| 一本一本久久a久久| 亚洲激情一区二区三区视频| 少妇人妻出水中文字幕乱码| 国产一区亚洲二区三区| 亚洲av永久无码精品一区二区| 亚洲一区二区高清精品| 亚洲视频一区二区免费看| 中文字幕人妻中文| 国产成人精品午夜福利免费APP| 网址视频在线成人亚洲|