新型干式煤气柜结构风振响应研究
发布时间：2022-01-15 20:17
钢铁工业是国家经济建设中能源消耗最大的行业，新型干式煤气柜在节约能源和保护环境上发挥着重大作用，但是其风振理论没有得到相应的发展，至今还没有建立一套通用的大型煤气柜的风荷载和风振响应的理论。因此有必要对煤气柜结构的风压分布和风振响应等方面进行深入研究。本文围绕煤气柜结构的风压分布和风振响应，主要开展了以下工作：（1）煤气柜结构表面风压的数值模拟。阐述了计算流体动力学的基本原理，利用大型流体计算软件对煤气柜结构进行数值风洞模拟，获得了煤气柜平均风压系数的分布情况，为本文煤气柜风振响应计算提供基础。（2）煤气柜结构的动力特性分析。采用大型有限元软件建立了煤气柜结构精细有限元模型，计算了考虑活塞运动的动力特性分析，获得了煤气柜的频率和振型分布情况。并研究了煤气柜内压对动力特性的影响，发现煤气内压对壳体振动影响较大。（3）煤气柜结构频域风振响应分析。阐明了计算风振响应的频谱分析法的基本原理。根据数值风洞模拟结果和基于准定常假定下，本文自编频谱分析法的程序，采用CQC法、虚拟激励法和SRSS法进行了煤气柜柜体动力响应的频谱计算，得到位移响应根方差、峰值因子和响应功率谱的分布情况，发现本文煤气柜的...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 新型干式煤气柜简介
1.2.1 新型干式煤气柜组成部分简介
1.2.2 新型干式煤气柜的工作原理
1.3 结构风荷载的主要特性
1.3.1 纵向脉动风速谱
1.3.2 脉动风速的相关性
1.4 煤气柜结构风振响应研究现状
1.5 本文研究目的和内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
2 新型煤气柜结构风荷载数值模拟研究
2.1 引言
2.2 计算流体动力学（CFD）概述
2.2.1 计算流体动力学定义
2.2.2 CFD 技术在建筑风工程上的应用
2.3 流体动力学基本控制方程
2.3.1 质量守恒方程
2.3.2 动量守恒方程
2.3.3 能量守恒方程
2.4 流体流动控制方程的离散和求解
2.4.1 控制方程离散化的目的
2.4.2 有限体积法
2.4.3 离散方程的数值求解
2.5 三维湍流数值模型
2.5.1 雷诺平均维纳-斯托克方程
2.5.2 三维湍流数值模型分类
2.6 煤气柜结构风荷载数值模拟
2.6.1 煤气柜计算模型的建立
2.6.2 数值模拟结果分析
2.7 本章小结
3 新型煤气柜结构的动力特性分析
3.1 引言
3.2 模态分析概述
3.3 煤气柜有限元模型
3.3.1 建立煤气柜有限元模型的简化和假设
3.3.2 三维有限元模型的建立
3.4 煤气柜结构模态分析（不考虑内压）
3.4.1 柜体在活塞高位状态下的振型和频率
3.4.2 柜体在活塞中位状态下的振型和频率
3.4.3 柜体在活塞低位状态下的振型和频率
3.5 考虑内压影响的煤气柜模态分析
3.6 本章小结
4 新型煤气柜结构频域风振响应分析
4.1 引言
4.2 频谱分析法的基本原理
4.2.1 风压谱与风速谱准定常关系
4.2.2 模态叠加法求解运动方程
4.2.3 基于 CQC 法和 SRSS 法的响应谱计算
4.2.4 基于虚拟激励法的响应谱计算
4.3 风振响应计算及计算程序编制
4.3.1 响应均方根
4.3.2 峰值因子
4.3.3 CQC 法和虚拟激励法计算程序的编制
4.4 煤气柜结构的风振响应分析
4.4.1 参振模态数量以及模态交叉项的影响
4.4.2 频域内结构风振响应分析
4.4.3 煤气柜风振响应的参数分析
4.4.4 考虑内压的风振响应分析
4.5 本章小结
5 新型煤气柜结构时域风振响应分析
5.1 引言
5.2 基于脉动风速谱的风荷载时程模拟
5.2.1 风的基本特性
5.2.2 谐波合成法
5.2.3 准定常假定
5.3 结构动力时程分析理论
5.3.1 结构运动方程的求解
5.3.2 时间步长的选取
5.3.3 阻尼矩阵的建立
5.4 煤气柜空间脉动风场模拟
5.5 煤气柜结构的时域风振响应分析
5.5.1 结构响应时程分析
5.5.2 位移风振系数参数分析
5.6 频域与时域风振响应对比分析
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文工作总结与结论
6.2 未来研究工作的展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进线性滤波法的某超高层建筑风振反应分析[J]. 汪大洋,袁玲,周云. 广州大学学报(自然科学版). 2013(03)
[2]大型冷却塔的风致振动响应数值分析[J]. 武秀根,郑百林,刘曙光,贺鹏飞. 力学季刊. 2011(01)
[3]大型煤气柜风振响应与抗风性能分析[J]. 邹良浩,梁枢果,徐金虎,李茂新,王万里,张号军. 振动.测试与诊断. 2011(01)
[4]大型煤气柜风荷载的风洞试验及数值模拟[J]. 张冬兵,梁枢果,陈寅,李茂新. 实验流体力学. 2010(06)
[5]基于ARMA模型模拟高架桥的脉动风速时程[J]. 李春祥,谈雅雅,李锦华. 振动与冲击. 2009(06)
[6]1000kV汉江大跨越输电塔线体系三维脉动风场模拟[J]. 韩枫,肖正直,李正良,汪之松,晏致涛. 高电压技术. 2009(05)
[7]超高层建筑脉动风速场模拟的改进谐波合成法[J]. 李锦华,李春祥. 振动与冲击. 2008(12)
[8]超高层建筑的等效静风荷载-扩展荷载响应相关方法[J]. 谢壮宁,方小丹,倪振华. 振动工程学报. 2008(04)
[9]大跨度结构随机脉动风场的快速模拟方法[J]. 罗俊杰,韩大建. 工程力学. 2008(03)
[10]基于改进谐波合成法的杭州湾跨海大桥风场模拟研究[J]. 马麟,刘健新,韩万水. 郑州大学学报(工学版). 2008(01)
博士论文
[1]大跨度中承式拱桥风致振动研究[D]. 晏致涛.重庆大学 2006
硕士论文
[1]曼型干式煤气柜的受力性能研究[D]. 但堂波.浙江大学 2007
本文编号：3591257
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 新型干式煤气柜简介
1.2.1 新型干式煤气柜组成部分简介
1.2.2 新型干式煤气柜的工作原理
1.3 结构风荷载的主要特性
1.3.1 纵向脉动风速谱
1.3.2 脉动风速的相关性
1.4 煤气柜结构风振响应研究现状
1.5 本文研究目的和内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究内容
2 新型煤气柜结构风荷载数值模拟研究
2.1 引言
2.2 计算流体动力学（CFD）概述
2.2.1 计算流体动力学定义
2.2.2 CFD 技术在建筑风工程上的应用
2.3 流体动力学基本控制方程
2.3.1 质量守恒方程
2.3.2 动量守恒方程
2.3.3 能量守恒方程
2.4 流体流动控制方程的离散和求解
2.4.1 控制方程离散化的目的
2.4.2 有限体积法
2.4.3 离散方程的数值求解
2.5 三维湍流数值模型
2.5.1 雷诺平均维纳-斯托克方程
2.5.2 三维湍流数值模型分类
2.6 煤气柜结构风荷载数值模拟
2.6.1 煤气柜计算模型的建立
2.6.2 数值模拟结果分析
2.7 本章小结
3 新型煤气柜结构的动力特性分析
3.1 引言
3.2 模态分析概述
3.3 煤气柜有限元模型
3.3.1 建立煤气柜有限元模型的简化和假设
3.3.2 三维有限元模型的建立
3.4 煤气柜结构模态分析（不考虑内压）
3.4.1 柜体在活塞高位状态下的振型和频率
3.4.2 柜体在活塞中位状态下的振型和频率
3.4.3 柜体在活塞低位状态下的振型和频率
3.5 考虑内压影响的煤气柜模态分析
3.6 本章小结
4 新型煤气柜结构频域风振响应分析
4.1 引言
4.2 频谱分析法的基本原理
4.2.1 风压谱与风速谱准定常关系
4.2.2 模态叠加法求解运动方程
4.2.3 基于 CQC 法和 SRSS 法的响应谱计算
4.2.4 基于虚拟激励法的响应谱计算
4.3 风振响应计算及计算程序编制
4.3.1 响应均方根
4.3.2 峰值因子
4.3.3 CQC 法和虚拟激励法计算程序的编制
4.4 煤气柜结构的风振响应分析
4.4.1 参振模态数量以及模态交叉项的影响
4.4.2 频域内结构风振响应分析
4.4.3 煤气柜风振响应的参数分析
4.4.4 考虑内压的风振响应分析
4.5 本章小结
5 新型煤气柜结构时域风振响应分析
5.1 引言
5.2 基于脉动风速谱的风荷载时程模拟
5.2.1 风的基本特性
5.2.2 谐波合成法
5.2.3 准定常假定
5.3 结构动力时程分析理论
5.3.1 结构运动方程的求解
5.3.2 时间步长的选取
5.3.3 阻尼矩阵的建立
5.4 煤气柜空间脉动风场模拟
5.5 煤气柜结构的时域风振响应分析
5.5.1 结构响应时程分析
5.5.2 位移风振系数参数分析
5.6 频域与时域风振响应对比分析
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文工作总结与结论
6.2 未来研究工作的展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进线性滤波法的某超高层建筑风振反应分析[J]. 汪大洋,袁玲,周云. 广州大学学报(自然科学版). 2013(03)
[2]大型冷却塔的风致振动响应数值分析[J]. 武秀根,郑百林,刘曙光,贺鹏飞. 力学季刊. 2011(01)
[3]大型煤气柜风振响应与抗风性能分析[J]. 邹良浩,梁枢果,徐金虎,李茂新,王万里,张号军. 振动.测试与诊断. 2011(01)
[4]大型煤气柜风荷载的风洞试验及数值模拟[J]. 张冬兵,梁枢果,陈寅,李茂新. 实验流体力学. 2010(06)
[5]基于ARMA模型模拟高架桥的脉动风速时程[J]. 李春祥,谈雅雅,李锦华. 振动与冲击. 2009(06)
[6]1000kV汉江大跨越输电塔线体系三维脉动风场模拟[J]. 韩枫,肖正直,李正良,汪之松,晏致涛. 高电压技术. 2009(05)
[7]超高层建筑脉动风速场模拟的改进谐波合成法[J]. 李锦华,李春祥. 振动与冲击. 2008(12)
[8]超高层建筑的等效静风荷载-扩展荷载响应相关方法[J]. 谢壮宁,方小丹,倪振华. 振动工程学报. 2008(04)
[9]大跨度结构随机脉动风场的快速模拟方法[J]. 罗俊杰,韩大建. 工程力学. 2008(03)
[10]基于改进谐波合成法的杭州湾跨海大桥风场模拟研究[J]. 马麟,刘健新,韩万水. 郑州大学学报(工学版). 2008(01)
博士论文
[1]大跨度中承式拱桥风致振动研究[D]. 晏致涛.重庆大学 2006
硕士论文
[1]曼型干式煤气柜的受力性能研究[D]. 但堂波.浙江大学 2007
本文编号：3591257
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