大型风筒式冷却塔是一种双曲线型的钢筋混凝土薄壁结构,通常在电厂中用作水冷却设备。由于冷却塔体型庞大,形状复杂,壁厚很薄,风荷载成为其主要的控制荷载。全面掌握这类结构的风压分布规律以及双塔之间的相互气流干扰,以便提出有效的抗风措施非常必要。 本文采用数值模拟方法探讨冷却塔单体表面风压分布特性与双塔结构的相互气流影响。首先分析了以平均Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型为基础的湍流流动基本方程及数值离散与求解方法。然后,对单塔模型进行实例计算,将计算结果与规范结果作了比较,以验证数值模拟的正确性和有效性;在此基础上通过对固定塔间距下的不同风向角下冷却塔平均风压的计算,分析双塔之间的干扰作用,针对不同风向角可分为尾流直接作用、尾流和临近干扰共同作用、临近干扰作用三个区域;通过对塔间距、不同风向角的阻力系数和平均风压的分析,发现双塔固定塔间距下,后塔阻力系数随风向角呈递增趋势,在左右排列时达到最大。双塔前后排列时,后塔阻力系数随塔间距逐渐增大,并趋向单塔结果;同时双塔左右排列应尽量避免1.1～1.4的塔间距,此时干扰效应极其显著。 对冷却塔塔体结构的风振性能进行详细研究。利用数值模拟计算得到的体型系数和人工模拟程序生成的脉动风荷载,进行冷却塔风振响应的时程分析,初步尝试了完全依靠数值模拟对单体超大冷却塔的风振系数计算工作,并讨论了在双塔干扰下后塔的风振系数。对建立合理的工程实用方法以及编制相关规范等均具一定的参考意义。