Experimental Study of Effects of Cross Wind on Flow in Natural-draft Dry-cooling Towers

The effects of cross wind on the flow field in natural draft dry cooling towers are studied experimentally in a wind tunnel using similarity principles. Particular attention is focused on the flow fields inside the tower. The study illustrates the influence of wind on the cooling tower performance and proposes a number of techniques for improving tower performance with a cross wind

双风轮风电机组的主动共振穿越控制研究

高柔塔双风轮风力发电机组能够打破传统单风轮风电机组的风能利用极限,提高低风速地区的风能利用效率。高柔塔的固有频率位于风电机组的运行转速范围内,故而存在速度禁区。在风电机组正常运行控制的基础上,提出了一种共振穿越控制算法,防止风电机组叶轮在运行过程中与塔筒产生共振。该算法通过坎贝尔图找到共振区间,在最优转矩控制的基础上增加转速控制,实现快速共振穿越。在SIMULINK软件上开发的简单风电机组模型上针对稳态风和3种不同湍流强度场景进行了大量仿真试验,观察共振穿越算法的有效性和准确性。仿真结果表明,该算法在以上场景下均能实现准确的共振穿越。

台风环境下配网用玄武岩纤维复合横担结构选型及力学特性仿真研究

首先,根据区域台风历史极限风速修正了横担应用的气象条件,从理论上分析了风吹导线、风吹横担以及断线工况下风荷载数值以及断线张力大小;然后,针对各地区情况设计了4种矩形截面的横担,并通过受力分析确定了芯棒的最优截面;最后,利用仿真软件分析了结构的应力、应变特性。在极限台风风速60 m/s条件下,推荐使用规格为34 mm×54 mm的复合横担芯棒截面。在风以极限风速吹扫导线工况下,最大弯曲应力产生于芯棒与中央金具上边缘相接处,数值为121.76 MPa;此时,芯棒截面最大剪切应力为40.502 MPa,位于芯体与中间金具相接的下边缘。以上结果满足芯体的弯曲以及剪切应力要求。若考虑平均台风风速24.7 m/s,则推荐复合横担芯棒截面尺寸采用28 mm×42.5 mm规格。该研究结果可为玄武岩纤维增强复合横担的结构优化以及应用提供参考。

脱碳塔风载荷下非正常振动的分析

针对某化工有限公司的高耸脱碳塔在较低风速作用下发生塔顶晃动振幅过大的问题,运用中国标准对塔器的非正常振动进行分析,可知塔器阻尼比是影响塔顶振幅的主要因素,在设计阶段准确预测阻尼比可以更准确地判断塔器共振情况,进而判断塔器是否需要采取减震措施。文中对国内外塔器阻尼比相关标准取值及计算方法进行了归纳与分析,在此基础上,以该高耸脱碳塔为例,依照不同标准的阻尼比计算方法与阻尼比取值范围对其阻尼比数值进行测定,并与塔器发生振动时所估测的阻尼比取值进行比较,结果误差普遍较大,这表明按照现有标准的阻尼比推荐值或阻尼比计算方法不能十分准确地预测塔器振动,需要提出更准确的阻尼比推荐值或计算方法。

架空输电线路新规范对500 kV角钢塔结构的影响研究

基于架空输电线路新规范DL/T 5551—2018[4]、DL/T 5440—2020[5]及DL/T 5486—2020[6],对白鹤滩水电站送出工程10 mm、15 mm、20 mm(重冰区)及30 mm四种典型冰区的500 kV角钢塔结构进行了对比研究,系统地总结了新规范对500 kV角钢塔结构的影响及其程度,有针对性地提出了采用新规范对500 kV角钢塔结构进行校验加强的重点。研究成果可作为对500 kV架空输电线路角钢塔结构进行新旧规范对比分析的参考,也可作为对已建500 kV架空输电线路采用新规范进行改造加强的借鉴。

输电杆塔风振系数计算方法优化研究

风振系数是输电杆塔结构设计中非常关键的参数,但是国内外设计规范的风振系数计算公式均比较复杂,研究基于惯性力法,对输电杆塔风振系数计算方法进行推导优化,并对影响参数进行了分析。研究结果简化了计算过程,计算结果准确,为输电杆塔风振系数的计算提供了一种更高效的新思路。

桥塔遮风效应对风-车-桥耦合振动的影响

为考察横向风作用下桥塔附近风场突变对行车安全性和舒适性的影响,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对大跨度悬索桥桥塔区域桥面风场进行了仿真分析.通过组合节段模型风洞试验,测试了车辆沿不同位置的轨道运行时车辆、桥梁的气动力系数.基于不同位置轨道处的风场分布和测试的气动力系数,采用自主研发的桥梁结构分析软件BANSYS,对车辆沿不同位置轨道通过桥塔区域时的动力响应进行了对比分析.研究结果表明,桥塔附近桥面风场变化剧烈,存在局部加速效应;桥塔处风场突变效应对车辆横向响应的影响明显.

自然通风湿式冷却塔冷却数随外界侧风变化规律的研究

外界侧风在很大程度上影响自然通风湿式冷却塔的冷却性能。冷却数作为衡量冷却性能的指标之一，其大小决定着冷却效率的高低。该文根据相似理论，通过热态模型实验，研究外界侧风对湿式冷却塔冷却数的影响规律。实验研究表明：冷却数随外界侧风风速的增加先减小后增大，当侧风风速达到0．7-0．8m／s（相当于实际风速7-8m／s）时，冷却数基本等于无风工况下的值。当外界侧风风速为0．4m／s（相当于实际风速4m／s）时，冷却数达到最低，与无风工况相比，其值降低20％左右，对应的冷却效率降低约10％。该研究通过现场实验验证了实验室模型实验的准确性，现场实验表明：当外界侧风达到3．5m／s（相当于实验风速0．35m／s）时，冷却数降低约18％，冷却效率降低约11％。

横向风影响下空冷塔内外流场的数值研究

用有限体积方法对有横向自然风环境下空冷塔的三维湍流流场及温度场进行了数值模拟，计算中采用了标准k-ε湍流模式，对结果的分析揭示出刮风时空冷塔散热能力下降的主要原因，可为进一步提出防风措施提供理论依据。

间接空冷塔受侧风影响研究综述

综述了近几十年国内外关于环境侧风对空冷塔影响的研究方法和研究成果,指出环境侧风引起空冷塔入口进风不均匀、出口羽流偏斜和出口边缘逆流等问题,导致塔体整体通风阻力上升,降低了通风量,引起机组煤耗增加,被压低的烟气尾流还对下游环境造成一定污染。国内外学者通过试验、数值模拟等方法对空冷塔受侧风的影响进行大量研究,对其恶化机理和影响程度都有了一定认识,也提出了一些措施,使环境侧风的负面影响得到一定抑制,但至今还没有从根本上消除侧风的负面影响。提出进一步研究包括塔外流场在内的整个流场结构,开发新型结构,有望解决空冷塔受侧风影响的问题。

±800kV直流双柱悬索拉线塔塔线体系风振响应的风洞试验研究

哈密—郑州±800 k V直流输电线路中大量采用双柱悬索拉线塔,双柱悬索拉线塔由双立柱支撑结构及拉线悬索系统所组成,在概念和设计上均较为简洁,主要受风荷载控制。为研究其风致振动动力响应特点,制作并进行了气动弹性单塔模型和塔线体系模型的风洞试验,测定了在紊流风场中的风振响应,揭示了此类输电塔的荷载传递机制。研究结果表明:在紊流风场中,结构的顺风向和横风向响应处于同一数量级;随风速增加,背风侧拉线趋向松弛,背风侧立柱受压减小;迎风侧拉线张紧,迎风侧立柱受压增大,因而在设计时,需考虑拉线断线和受压立柱动力失稳问题。

特高压双柱悬索拉线塔塔线体系风洞试验研究

针对双柱悬索拉线塔线体系与自立式特高压输电塔线体系风振特性显著不同,为研究双柱悬索拉线塔塔线体系风振响应随风向角及风速变化,进行单塔、塔线体系气弹性模型风洞试验。结果表明,塔线体系风振响应随风向角变化规律基本与单塔试验相同,但变化幅度明显高于单塔。0°、45°、60°风向角为工程设计不利工况。

风电场电缆集电系统雷电暂态数值计算

针对风电场集电系统升压变压器和避雷器在雷害事故中大量损坏现状,在雷害事故现场调查的基础上,对风电场电缆集电系统雷电暂态过电压及电流分布进行了数值计算。建立了单台机组模型和多台机组模型,考虑了风电机组数量、雷电流幅值、机组冲击接地电阻等各种因素对雷电暂态过电压和雷电流分布影响。结果表明:避雷器标称放电电流偏小是雷击损坏主要原因,多次回击电流将导致避雷器以及与其并联连接的升压变压器损坏。对于35 kV风电场电缆集电系统,如果风电机组冲击接地电阻很难降低,提高避雷器标称放电电流可以有效解决电缆集电系统雷电暂态过电压和避雷器保护问题。根据计算结果提出了避雷器标称放电电流推荐值,当雷电流幅值<50 k A时,标称放电电流5 k A的避雷器可满足要求;当雷电流幅值≥100 k A时,则需要相应提高避雷器标称放电电流。对风电场电缆集电系统,在接线工艺规范的前提下,升压变压器高压侧安装1组避雷器可以满足过电压保护和绝缘配合要求。

大型风电机组组合式塔架结构优化设计

为解决传统单管风力发电塔架在大型风电机组应用中加工、制作、安装和运输成本大幅上升的问题,提出一种新型组合式塔架结构,并对其进行结构优化设计.该塔架上部为传统单管式塔架,下部为四角钢十字形组合截面塔柱的格构式塔架.通过对四角钢十字形组合截面的轴压极限承载力进行分析,得到组合截面的稳定系数曲线.基于粒子群算法,综合考虑应力、频率和长细比约束等因素,对下部格构式塔架的形状和杆件截面进行优化.分析结果表明,组合式塔架结构可以解决传统单管式风力发电塔架的运输问题,且用钢量节省约34%.

660MW SCAL型间接空冷塔夏季安全运行改造方案研究

利用Fluent软件中的多孔介质模型,分析了夏季环境风对空冷塔流动传热性能的影响,得到空冷塔流动传热性能最差时的环境风速.针对此环境风速下的空冷塔流场分布特点,在考虑周围厂房影响的基础上装设翅墙,对空冷塔进行安全运行改造,保障机组安全稳定运行.结果表明:当环境风速为12m/s时,空冷塔的流动传热性能最差;考虑厂房的影响后,空冷塔的通风质量流量和换热量沿周向分布的不均匀性进一步增大,其流动传热性能变差;加装翅墙后,空冷塔的穿堂风质量流量减少26.57%,通风质量流量和换热量分别增加24.55%和13.01%.

横向风对自然通风干式冷却塔空气流场影响的模型实验研究

本文通过模型实验手段研究了横向风对自然通风干式冷却塔空气流场的影响问题。研究揭示了产生影响的主要原因。

超大型冷却塔等效静风荷载精细化计算及应用

在模态加速度法和荷载-响应相关法的基础上,推导出超大型冷却塔等效静力风荷载(简称ESWLs)的精细化计算方法,提出用于补偿背景和共振交叉项的一致耦合方法(consistent coupled method,简称CCM)来求解结构ESWLs。该方法采用统一理论进行背景、共振和交叉项3个分量的求解,能完全考虑各共振模态之间、共振和背景模态之间的耦合效应,并赋予背景与共振交叉项ESWLs分量以明确的物理意义。以内陆某核电超大型冷却塔(塔高215m)为例,采用CCM方法进行ESWLs计算,探讨了ESWLs平均、背景、共振和交叉项分量的分布特征,并结合规范条款对比分析了超大型冷却塔风振系数的数值和分布特征,为超大型冷却塔结构设计和抗风安全性提供参考。

横风下空冷塔单塔与双塔流场特性及相关改进方案的实验比较研究

本文通过模型实验手段，比较研究了横风下空冷塔单塔与双塔的空气流场特征，较为系统地揭示了横风对空冷塔及塔群空气动力场的主要影响原因，在此基础上，比较研究了多种简洁有效的改善单双塔流场的措施，并提出了相应的工程实施建议。

全方位角度风作用下铁塔风荷载分配系数特性研究

准确确定铁塔风荷载是输电铁塔设计的关键一环,全方位角度风荷载分配系数的选取是否合理将直接影响到铁塔的设计指标。在对规范中塔身、横担风荷载的计算原理进行梳理和分析的基础上,通过对IEC 60826和BS 50341规范中关于塔身和横担风荷载的剖析,推导了线路前后侧塔身和横担360°风吹时角度风荷载分配系数计算公式,给出了不同正侧面投影面积比值时的角度风荷载分配系数,分析了分配系数的特点。通过对比研究揭示了塔身和横担角度风荷载分配系数的特点,研究结果可作为输电杆塔抗风设计的一种参考。

1000kV大跨越输电线路钢管塔风振响应及振动控制研究

采用Davenport风谱模拟作用在大跨越输电线路钢管塔空间节点上的随机脉动风激励,并建立1 000 kV大跨越钢管塔的Ansys有限元模型,分析其动力特性和风振响应特征.基于钢管塔的动力分析结果,选取了调谐质量阻尼器减振、粘弹性阻尼器减振、粘弹性阻尼器与调谐质量阻尼器组合减振的三种控制方案,并评价了不同方案的减振效果.结果表明,单独采用质量阻尼器进行风振控制的效果略优于单独采用粘弹性阻尼器的方案,但优势并不显著,罕遇工况下易造成动力放大效应.调谐质量阻尼器与粘弹性阻尼器联合控制方案中,由于控制扭转的调谐质量.