超高强韧稀土镁合金直筒段锻造成形工艺

基于航天型号对超高强韧稀土镁合金构件产品的迫切需求,本文以航天器中的直筒段产品为研究对象,采用近等温锻造挤压成形工艺技术,开展VW84M高强韧稀土镁合金材料的锻造工艺性能研究,分析了直筒段的工艺结构特点,制定了直筒段的锻造成形工艺,通过三维建模、数值模拟技术和成形工艺试验,研究了直筒段的成形过程,分析了坯料的金属流动、温度变化特点,并通过成形工艺试验试制出锻件产品。结果表明,VW84M稀土镁合金在440℃的锻造温度时,在合适的挤压速度下具备良好的塑性成形性能,该材料具备实际工程应用能力;数值模拟得到的挤压载荷为64.72 MN,实际挤压载荷为60 MN,相差7.8%,数值模拟结果与工程试验有较高的结合度;工艺试验得到的直筒锻产品,切、轴向力学性能指标优于预期,抗拉强度不小于340 MPa、屈服强度不小于210 MPa、延伸率不小于6%的指标值。直筒段产品金属流线分布较为均匀,切向力学性能优于轴向。

直筒-锥段型钢结构冷却塔平均风荷载及静风响应分析

作为一种新颖的典型风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔的动力特性和风致受力性能亟待研究。以国内拟建的某超大型钢结构冷却塔(189 m)为例,基于有限元方法分别建立主筒、主筒+加强桁架、主筒+加强桁架+附属桁架(铰接)、主筒+加强桁架+附属桁架(固接)四种钢结构冷却塔模型,并对比分析其动力特性及传力路径;然后基于计算流体动力学(CFD)技术进行直筒-锥段型冷却塔表面平均风荷载数值模拟,有分别加载规范和数值模拟风压对四种模型进行风致响应分析,对比研究增设加强桁架、附属桁架及与主筒和地面不同连接方式对直筒-锥段型钢结构冷却塔动力特性和静风响应的影响。主要研究结论可为我国此类超大型钢结构冷却塔的结构选型和抗风设计提供依据。

考虑风速和雨强组合风-雨双向作用下直筒-锥段型钢结构冷却塔内压作用研究

作为一种新颖的直筒-锥段型钢结构冷却塔,独特的结构形式导致塔筒内表面气动力分布与传统双曲线型混凝土冷却塔明显不同;尤其在强风暴雨极端气候条件下,暴雨亦会直接影响内表面气动力并改变脉动风的湍流效应,而传统研究大多仅关注风驱动雨对于结构表面的冲击效应。为解决该问题,针对国内某在建189 m高新型直筒-锥段型钢结构冷却塔,以风-雨双向耦合算法为核心,基于CFD数值模拟采用连续相和离散相模型分别进行风场和雨滴模拟。在此基础上,研究不同风速和雨强的9种组合对塔筒内表面风驱雨量、雨滴附加作用力和等效内压系数的影响规律,揭示风-雨双向耦合作用下塔筒内部风场速度流线、湍动能强度、雨滴运行速度和轨迹的作用机理,提炼出不同风速和雨强组合的最不利工况及其内压系数分布特性。

超大直筒-锥段型钢结构冷却塔内压效应

基于计算流体力学方法(CFD)对某在建亚洲最高(189 m)超大直筒-锥段型钢结构冷却塔进行数值风洞模拟,提出直筒和锥段典型断面处表面绕流和尾迹特性,同时分析直筒和锥段内表面平均风荷载分布特性,并给出相应的体型系数拟合公式。基于有限元方法对超大直筒-锥段型钢结构冷却塔分别进行3种工况(内压作用、外压作用、内外压共同作用)下的静风响应分析,研究内压效应对超大型直筒-锥段钢结构冷却塔的主筒、加强桁架和附属桁架三部分结构风致响应的影响规律。研究结果表明:锥段内表面体型系数在迎风面与直筒段数值相近,其他部位偏离较大;内压效应对结构负向位移、主筒负压极值区的横杆轴力、附属桁架横杆轴力及上部加强桁架支撑轴力影响相对较大。

基于大涡模拟超大直筒-锥段型钢结构冷却塔极值风压研究

以国内拟建的首座超大直筒-锥段型钢结构冷却塔(189 m)为例,通过大涡模拟法获得其表面三维气动力时程和周边流场分布形态,并与国内外实测及风洞试验结果对比验证了数值模拟结果的有效性。在此基础上,基于三种典型风压极值算法(峰值因子法、改进峰值因子法和Sadek-Simiu法)对比分析了此类钢结构冷却塔表面峰值因子和风压极值的分布规律,并基于非线性最小二乘法分别给出了直筒和锥段部分的风压极值一维/二维拟合公式及取值建议;研究表明:直筒-锥段型钢结构冷却塔负压极值区和分离区附近风荷载呈现明显的非高斯特性,基于高斯分布假定的峰值因子法计算得出的极值风压数值偏小;锥段和直筒段背风面极值风压均大于规范取值,锥段迎风面和侧风面极值风压与水工规范极值接近,而直筒段迎风面和侧风面极值风压与荷载规范极值接近;所提出的风压极值拟合公式可以包络直筒和锥段的实际风压极值,最大误差<10%。研究结论可为此类钢结构冷却塔风荷载设计取值提供参考。

一种新型直筒-锥段型钢结构冷却塔气动性能的LES数值分析

作为一种外形新颖的典型风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔表面风荷载随机分布特性亟待研究。以国内拟建最高的某新型直筒-锥段型钢结构冷却塔(塔高189 m)为例,采用大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法对其进行风场数值模拟,获取了直筒和锥段两部分结构的外表面三维气动力时程。将平均和脉动风压系数分别与相关规范及国内外冷却塔实测及风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。进而提炼出此类直筒-锥段型钢结构冷却塔外表面平均、脉动和极值风荷载以及阻力系数等气动参数分布规律。最终给出了此类新型的直筒-锥段型钢结构冷却塔结构平均和极值风压估算公式及其分布曲线。

考虑几何及材料非线性直筒-锥段型钢结构冷却塔风致稳定性能研究

作为一种新颖的风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔曲面形状和动力特性复杂、结构柔性和风致效应明显增大,整体稳定性能是其结构设计的瓶颈之一,尤其是结构几何、材料非线性及其高阶振型的影响。本文采用CFD技术数值模拟获得钢结构冷却塔表面风荷载分布模式,基于ANSYS软件建立主筒+加强桁架+附属桁架(铰接)耦合的一体化钢结构冷却塔有限元模型,以不同特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式,并基于几何及材料双重非线性有限元方法,系统研究了此类钢结构冷却塔在不同风速下低阶和高阶模态的稳定性能,涉及分歧失稳形态、极值失稳形态、临界失稳风速和静风响应。研究表明:考虑几何及材料双重非线性下钢结构冷却塔临界屈曲承载力下降;基阶屈曲波形相对较小,对几何初始缺陷不敏感;随着风速的增大,附属桁架最先发生失稳屈曲,然后依次为加强桁架和主筒。几何初始缺陷系数及阶数的改变对失稳临界风速影响较小,但随着阶数的增加,非线性分析过程中的变形趋势由附属桁架逐渐转移到主筒。所得主要结论可为此类新型钢结构冷却塔的抗风稳定性验算提供参考。

直筒锥段型钢塔塔筒流场及内阻力研究

本文通过数值模型(数模)研究和分析了直筒锥段型钢结构冷却塔塔筒段流场特点,并探讨了直筒锥段型钢结构冷却塔内阻力计算方法。结合风洞物理模型(物模)试验,定性评价了塔内结构构件对塔筒内阻力的影响。数模计算及物模试验结果表明,冷却塔塔筒段阻力值相对较小,在整个冷却系统中所占比例不大。直筒锥段型钢结构冷却塔阻力计算可沿用双曲线冷却塔的阻力计算方法,塔的总阻力计算时建议增加一项塔筒内阻力。蒙皮内置的直筒锥段型钢结构冷却塔塔筒内阻力可采用本文的速度突变构件局阻计算公式进行估算。蒙皮外置的直筒锥段型钢结构冷却塔塔筒内阻力相对较大,可参考本文研究结论或根据具体项目数模或物模研究结果确定。

直筒-锥段型钢结构冷却塔的设计方法研究

提出一种直筒-锥段型钢结构冷却塔,并选取了混凝土冷却塔作为参照进行了比选研究,验证了钢结构冷却塔在技术上的可实现性和结构的可靠性,其成本和工期均较混凝土冷却塔少。为便于计算和工程应用,依据推导所得出的四边角钢格构式构件轴向、抗弯、剪切和抗扭刚度等计算式,针对性地提出了箱型薄壁单元的等效代换原理和计算方法,同时引出了相关系数对刚度进行修正,再利用有限元作进一步校核。研究发现,所提出的截面刚度等效代换精度较高,可满足工程精度需求。通过引入轴力负刚度,得到适用于一般空间结构的计算长度系数算式。

基于大涡模拟直筒-锥段型钢结构冷却塔风压非高斯特性研究

为研究直筒-锥段型钢结构冷却塔表面脉动风压非高斯特性,并对非高斯特性的形成机理进行分析。以国内拟建的首座超大直筒-锥段型钢结构冷却塔（189 m）为例,采用大涡模拟（LES）方法对其进行了数值风洞试验,得到其表面流场特性和压力时程,并通过与国内外大型冷却塔实测及风洞试验结果对比验证了数值模拟结果的有效性。基于典型测点概率密度分布曲线和空间相关性,对具有非高斯分布特性的局部区域给出判断标准,并从非高斯特性的形成与分离流动及涡旋运动相关性入手,揭示了非高斯风压的形成机理。研究表明：负压极值点至分离点区域内锥段和直筒段表面风压呈非高斯分布,锥段背风区风压也明显呈非高斯分布,而直筒段背风区大多测点呈高斯分布特征。

施工中常用部件放样详述

本文通过对大型装置现场施工过程中常用到的几种比较复杂、不易放样、下料、制作的部件进行了详细的描述，如大直径虾米腰弯头、天圆地方、破风圈、锥段插管、直筒段斜插管等，同时列出了其放样的计算方式和下料方法，可为以后相关的现场施工技术人员提供一定的参考。

转炉炼钢一次除尘蒸发冷却器严重积灰问题及解决方案

上海梅山钢铁股份有限公司二炼钢4号、5号转炉一次除尘LT系统于2012年4月开始陆续热试投产,除尘工艺设计及关键设备引进GEA公司技术和工艺及装备。投产至今,随着吹氧量的增加、年产量的提升,出现了蒸发冷却器和静电除尘器入口分布板严重积灰的问题。因此,进行理论计算、CFD模拟并与类似转炉LT系统的蒸发冷却器设计尺寸和运行效果对比,通过增加蒸发冷却器的高度实现了升级改造。

火电厂悬挂式双锥体钢煤斗安装施工方法

悬挂式钢煤斗直筒段通过斜锚筋及锚固板镶嵌在煤斗大梁中,下部锥体段与直筒段焊接连接,锥体整体悬挂在直筒段上.由于其设计无常规煤斗裙梁,锥体上口口径较镶嵌在煤斗大梁内的直筒段外形尺寸大,且直筒段安装须在煤斗大梁混凝土施工前完成,无法按照常规钢煤斗整体或分节吊装的施工方案进行安装,本施工方法创新性地在煤斗大梁下面的一层框架上增加2根H型钢梁,在煤斗大梁施工前,将锥体吊放在钢梁上,避免了煤斗锥体拖运就位,降低了锥体安装难度,在锥体临时就位时增设槽钢支撑加固,有效地确保了整体的稳定性.煤斗锥体上口距离煤斗直筒段仅83cm,大大减少了安装时的提升距离.在施工煤斗大梁时,先将大梁钢筋绑扎完,再分片安装直筒段,最后支设模板及施工混凝土,模板支设时在梁底增设模板对拉加固,确保了混凝土施工时模板牢固可靠.

超大型钢结构空冷塔的施工过程分析研究

2018年建成的内蒙古锡林浩特钢结构空冷塔,塔高180m,塔底直径154. 3m,为目前世界最高的钢结构空冷塔。本文以该塔为例,对超大型直筒-锥段型钢结构空冷塔采用塔吊吊装的施工方法进行了简述,对施工过程分析中的荷载取值、塔吊附着、变形控制、承载力验算、层杆件环向不闭合、施工过程中的安全控制措施等关键问题进行了较为详细的介绍,为今后该类钢塔的施工过程分析工作提供了参考。