下击暴流作用下超大型冷却塔倒塌机制与失效准则研究
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国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目(51878351,51761165022);江 苏 省 自 然 科 学 基 金 杰 出 青 年 基 金 资 助 项 目(BK20211518,BK20210309);江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX21_0234);中央高校基本科研业务费专项资金项目(NS2021050,NE2020007)。


Failure mechanism and invalidation principle of a super-large cooling tower under downburst
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    摘要:

    为研究下击暴流特异风作用下超大型冷却塔响应特征与倒塌机制,以中国西北地区某在建 228 m 世界最高冷却塔为对象,采用分层壳单元法建立结构多尺度有限元模型,基于 LES 方法获得超大型冷却塔在下击暴流作用下三种典型工况处的内外面脉动风压,再结合增量动力分析法分析超大型冷却塔风致倒塌全过程变化规律,提炼超大型冷却塔在下击暴流作用下的倒塌机制,最后构建下击暴流风驱下超大型冷却塔倒塌失效准则。研究表明:下击暴流下塔筒表面风压分布模式与良态风差异显著,超大型冷却塔倒塌机制随下击暴流中心距离增大由内凹机制转换为外掀机制,且当能量失效指标 K≥2 时,超大型冷却塔倒塌破坏。

    Abstract:

    In order to study the response characteristics and failure mechanism of a super-large cooling tower under downburst specific wind,the highest cooling tower,i.e.,228 m high,of the world in construction in Northwest China is taken as the object. The multi-scale finite element model of the structure is established by using the layered shell element method. The internal and external fluctuating wind pressures of super-large cooling tower under three typical conditions of downburst are obtained based on the LES.The whole process of wind-induced collapse of super-large cooling tower is analyzed. Combined with IDA,the failure mechanism of the super-large cooling tower under downburst is refined. The collapse invalidation principle of the super-large cooling tower driven by downburst is established. The results show that the wind pressure distribution on the surface of the tower under downburst is significantly different from that under normal wind. The failure mechanism of the super-large cooling tower changes from concave mechanism to outward mechanism with the increase of downburst center distance. When the energy failure index K≥2,the super large cooling tower collapses.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

柯世堂,李文杰,韩光全,杨 杰,任贺贺.下击暴流作用下超大型冷却塔倒塌机制与失效准则研究[J].振动工程学报,2022,35(5):1037~1047.[KE Shi-tang, LI Wen-jie, HAN Guang-quan, YANG Jie, REN He-he. Failure mechanism and invalidation principle of a super-large cooling tower under downburst[J]. Journal of Vibration Engineering,2022,35(5):1037~1047.]

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