[发明专利]采用雷诺数效应模拟的冷却塔气弹测压模型的制作方法

说明书

本发明公开了一种采用雷诺数效应模拟的冷却塔气弹测压模型的制作方法，包括如下步骤：(1)利用等效梁格法制作冷却塔气弹模型；(2)在梁格气弹模型的表面粘贴弹性轻质薄膜，并在节点设置测压孔，获得冷却塔气弹测压模型；(3)利用动静态风荷载同步雷诺数效应模拟法在冷却塔气弹测压模型表面模拟雷诺数效应。本发明方法克服了传统冷却塔测压模型无法考虑气动自激力效应以及无法保障动力风效应模拟准确性的不足，结合等效梁格气弹模型制作法与动静态风荷载同步雷诺数效应模拟法，利用该模型通过风洞试验准确地再现真实的冷却塔表面动静态绕流特征。

技术领域

本发明涉及冷却塔气弹测压模型的制作方法，特别涉及采用雷诺数效应模拟的冷却塔气弹测压模型的制作方法。

背景技术

作为一种空间薄壁结构，风荷载在冷却塔的设计中是一个重要的控制因素。历史上发生过一些冷却塔风毁事故，引起了各方关注。为了保障强风作用下结构的安全性，大型冷却塔的结构设计通常基于抗风设计开展，现场实测、数值模拟和风洞试验是冷却塔抗风设计的三种手段。其中，现场实测费事、费力，且往往无法获得完整的风荷载信息；数值模拟基于对真实物理现象的简化和假设，准确性通常较低。因此，风洞试验成为当前冷却塔抗风设计的最主要手段。

测压试验是最基本的结构风洞试验，冷却塔结构设计人员往往直接使用测压试验获得的塔表风荷载进行结构设计。然而，当前有两个问题直接影响了冷却塔测压试验的可靠性：首先，传统测压试验所使用的模型为刚性模型，无法考虑结构自身振动引起的气动自激力效应，而有工程人员发现冷却塔结构的气动自激力效应通常比较显著，忽视气动自激力会导致试验结果偏不安全。其次，风洞试验的绕流雷诺数较实际情况低约两个数量级，若无视这一问题，冷却塔测压风洞试验结果会严重偏离真实值。为了解决这一问题，试验人员借助于在模型表面沿竖向粘贴粗糙带的方法，使得模型表面的静态风效应趋近于真实结果，该方法被称为雷诺数效应模拟。然而，传统的雷诺数效应模拟方法仅仅关注静态风效应模拟的准确性，忽视了对于真实动态风效应的模拟。若要通过风洞试验准确同步再现真实的冷却塔表面动静态绕流特征，必须解决好上述两个技术问题。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供采用雷诺数效应模拟的冷却塔气弹测压模型的制作方法。

技术方案：本发明提供采用雷诺数效应模拟的冷却塔气弹测压模型的制作方法，包括如下步骤：

(1)利用等效梁格法制作冷却塔气弹模型；

(2)在梁格气弹模型的表面粘贴弹性轻质薄膜，并在节点设置测压孔，获得冷却塔气弹测压模型；

(3)利用动静态风荷载同步雷诺数效应模拟法在冷却塔气弹测压模型表面模拟雷诺数效应。

进一步地，所述步骤(1)中制作方法为：

a、利用壳体单元建立精细化冷却塔有限元模型，并计算结构动力特性；

b、利用梁单元建立简化的冷却塔有限元模型；

c、将简化模型各个高度处子午向梁单元的宽度以及环向梁单元的厚度和宽度视作自变量，将精细化有限元模型的低阶动力特性作为目标函数，通过对简化有限元模型的迭代优化获得气弹模型梁格单元的具体尺寸；

d、选材制作冷却塔气弹模型。

进一步地，所述步骤(3)中模拟方法为：

a、在模型的表面沿竖向粘贴粗糙带，通过改变来流风速和粗糙带厚度获得雷诺数效应模拟工况；

b、通过对比实测冷却塔表面平均风压分布与各种雷诺数效应模拟工况的平均风压分布曲线，选取雷诺数效应模拟工况候选组；

c、通过对比实测塔表脉动风压分布与候选组中各种工况的脉动风压分布曲线，选取一种最优雷诺数效应模拟工况。

进一步地，所述选材的材料为镀锌薄钢片。