[实用新型]一种双曲薄壳冷却塔物理试验模型

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及物理试验模型技术领域，具体的说是一种双曲薄壳冷却塔物理试验模型。

[背景技术]

大型冷却塔作为一种空间薄壁高耸结构，设计中风和地震荷载是一个重要的控制因素，风和地震激励作用下的安全性历来受到工程界的高度重视。近年来随着我国电力事业的发展，在许多地区超大型、高密度布置冷却塔群不断兴建，冷却塔群塔干扰及风振效应非常突出，对于冷却塔抗振动设计提出了更高的要求。自上世纪70年代起，Isyumov和Armitt基于早期冷却塔弹性模型风洞试验，指出冷却塔在风荷载作用下的动态应力和静态应力具有相同的量级，且共振应力按风速的4次方增长，远远高于准静态应力的增长速度，表明冷却塔风振响应效应不容忽略。常用冷却塔风洞试验方法，如表面同步测压和基底高频天平测力，无法直接获得冷却塔风振响应情况。由同步测压试验表面气动力时间历程计算冷却塔风振响应动力放大系数亦存在难于描述与运动形态相关自激气动力等问题。

双曲面冷却塔属于典型的薄壳结构(最小壁厚约250mm)，振型复杂，风荷载作用敏感性较强。鉴于冷却塔气弹模型设计和加工的难度，国内外实际采用的冷却塔气弹模型在物理参数和气动力参数相似比模拟等方面均存在不足，一定程度上限制了冷却塔物理模型风洞试验结果的工程应用。

[发明内容]

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，采用等效空间网格法设计的空间柔性结构等效振动弹性模型，在结构振动试验中更能真实地模拟连续壳体结构动力特性，可直接测量结构在强风和地震等随即荷载激励下的位移和加速度响应，解决传统连续介质模型轴向刚度与弯扭刚度缩尺比模拟不协调的问题，并在适当改变气动外形粗糙度基础上，能近似的模拟连续壳筒体结构高雷诺数下的风压绕流特性。

为实现上述目的，设计一种双曲薄壳冷却塔物理试验模型，包括环基、人字柱、连续壳塔筒、刚性环、塔顶，其特征在于所述的塔顶设有刚性环，所述的连续壳塔筒为空间纵横垂直交叉桁梁网状结构，连续壳塔筒底部设有环基，环基通过若干个人字柱与底座连接。

所述的连续壳塔筒采用有限元网格划分，环向和子午向均采用有限个离散整数单元。

所述连续壳塔筒的局部由一定宽度的钢条垂直交叉连接成网状结构。

所述的双曲薄壳冷却塔物理试验模型缩尺比范围为1∶600至1∶20。

所述的双曲薄壳冷却塔物理试验模型内设有若干个质量块，所述的质量块采用螺栓对称固定在双曲薄壳冷却塔物理试验模型内壁。

连续壳塔筒外表面设有外部蒙皮，所述的蒙皮采用弹性轻质或具有特定结构构造要求材料制成。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

一、避免了传统振动弹性模型两类刚度不协调的问题。

本实用新型局部位置处的正交桁梁单元厚度和宽度均可自由调节，实现了多参数调整振动弹性模型轴向刚度与弯、扭刚度两类刚度缩尺关系。

二、极大地提高了冷却塔在外部荷载激励试验分析精度。

本实用新型能同时满足构件的缩尺要求，近似地模拟双曲薄壳冷却塔动力特性，更真实地反映双曲薄壳冷却塔在强风和地震等随即荷载激励下的位移和加速度响应。

三、实用性强。

[附图说明]

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的仰视图；

图3是本实用新型的剖视图；

图4是本实用新型连续壳塔筒局部示意图；

图5是本实用新型连续壳塔筒上设有质量块局部示意图；

图6是本实用新型质量块立体图；

图7是本实用新型质量块俯视图；

图中1.刚性环 2.连续壳塔筒 3.人字柱 4.环基 5.底座

[具体实施方式]

结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的制造技术对本专业的人来说是非常清楚的。

参见图1、图2，本实用新型包括环基、人字柱、连续壳塔筒、刚性环、塔顶，其特征在于所述的塔顶设有刚性环，所述的连续壳塔筒为空间纵横垂直交叉桁梁网状结构，连续壳塔筒底部设有环基，环基通过若干个人字柱与底座连接。所述连续壳塔筒的局部由一定宽度的钢条垂直交叉连接成网状结构。

参见图3-图7，双曲薄壳冷却塔物理试验模型内设有若干个质量块，所述的质量块采用螺栓对称固定在双曲薄壳冷却塔物理试验模型内壁。

本实用新型设计步骤如下：

步骤1：冷却塔连续壳塔筒壳单元精细化建模，对本例子午向壳单元数目：M＝132，环向壳单元数目：N＝144；