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吸热塔的高宽比大,其涡激共振风速远低于设计风速,容易发生明显振幅的涡激共振现象,若不采取减振措施,会极大地增加结构的等效静力风荷载。另外,其顶部的集热器结构有严格的振动幅值要求,以保证准确吸收定日镜所反射的太阳能。因此,需采取振动控制措施对其进行有效控制。调谐液体阻尼器(TLD)是一种减小结构风致振动的常用的振动控制措施。目前,TLD的风致振动控制的研究手段主要为理论分析和现场实测,鉴于小比例模型带来的微型TLD设计困难,难以采用风洞试验研究手段。本文首先对吸热塔气弹模型进行参数优化研究;提出了一种可用于小比例模型风洞试验的微型TLD设计方法,制作微型TLD,并对其模态参数进行了识别;以一座243m高的吸热塔为研究对象,采用气弹模型风洞试验方法,研究了TLD对该吸热塔风致振动的减振效果。主要工作内容和成果如下:
(1)针对文献中提出的一种吸热塔气弹模型设计方法,对其主要结构参数进行了优化。以某座吸热塔工程为研究对象,采用ANSYS软件平台建立有限元模型,对原型结构进行动力特性分析,得到设计目标参数;通过分析,对气弹模型的结构设计提出了布置芯梁孔道和调整集热筒底盘厚度的优化改进,克服了原模型方案中的不足之处;设计并制作出该吸热塔的风洞试验模型;动力特性测试试验结果表明,该模型能够实现预期的模拟效果,可满足精细化风洞试验研究的需要;
(2)根据圆柱型TLD的液体晃动参数的计算公式及等效力学模型,计算出该吸热塔模型的TLD的最优质量比、最优阻尼比、最优频率比等参数;设计制作出可用于模态参数识别和风洞试验的微型TLD;对不同内径的微型TLD进行了模态参数识别试验,得到了其频率和阻尼的实际值;将实际值与理论值进行了比较分析,验证了液体晃动理论公式的在小尺寸容器中的适用性,并筛选出可在TLD减振风洞试验中实现的研究参数;
(3)对吸热塔气弹模型进行动力特性调试,得到了无液状态下的吸热塔风洞试验的相似比;进行了安装理论最优TLD前后的吸热塔风洞试验,定义了以模型横风向响应的均方根为基础的评价指标,并对TLD减振效果作出评价;试验证明TLD在涡振风速区间的减振率可达50%,在设计风速下的减振率约为20%;进行了不同液体频率、质量和安装位置的TLD减振风洞试验,研究了TLD各设计参数对减振效果的影响,分析了各参数在减振设计中的重要性。
(1)针对文献中提出的一种吸热塔气弹模型设计方法,对其主要结构参数进行了优化。以某座吸热塔工程为研究对象,采用ANSYS软件平台建立有限元模型,对原型结构进行动力特性分析,得到设计目标参数;通过分析,对气弹模型的结构设计提出了布置芯梁孔道和调整集热筒底盘厚度的优化改进,克服了原模型方案中的不足之处;设计并制作出该吸热塔的风洞试验模型;动力特性测试试验结果表明,该模型能够实现预期的模拟效果,可满足精细化风洞试验研究的需要;
(2)根据圆柱型TLD的液体晃动参数的计算公式及等效力学模型,计算出该吸热塔模型的TLD的最优质量比、最优阻尼比、最优频率比等参数;设计制作出可用于模态参数识别和风洞试验的微型TLD;对不同内径的微型TLD进行了模态参数识别试验,得到了其频率和阻尼的实际值;将实际值与理论值进行了比较分析,验证了液体晃动理论公式的在小尺寸容器中的适用性,并筛选出可在TLD减振风洞试验中实现的研究参数;
(3)对吸热塔气弹模型进行动力特性调试,得到了无液状态下的吸热塔风洞试验的相似比;进行了安装理论最优TLD前后的吸热塔风洞试验,定义了以模型横风向响应的均方根为基础的评价指标,并对TLD减振效果作出评价;试验证明TLD在涡振风速区间的减振率可达50%,在设计风速下的减振率约为20%;进行了不同液体频率、质量和安装位置的TLD减振风洞试验,研究了TLD各设计参数对减振效果的影响,分析了各参数在减振设计中的重要性。