Ветровые нагрузки на элементы трехгранных башен и пакеты вытяжных труб

• Автор: Атаманчук, Алексей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 187 с. : ил. + Прил. (109с.: ил.)

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1 Исторический обзор и современное состояние вопроса.

1.2 Обзор исследований, связанных с аэродинамическими характеристиками

обтекания труб

1.3 Стальные башни и вытяжные трубы

1.3.1 Конструкции башен с вытяжными трубами

1.4 Цели и задачи исследования.

Глава 2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА НА

ПОВЕРХНОСТИ ОБТЕКАЕМЫХ ТРУБ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА МАККОРМАКА

2.1 Математическая модель и уравнения газовой динамики на основе метода
МакКормака
2.2 Алгоритм программы , созданной для определения давления от набегающего газового потока на поверхности пакета труб.
2.3 Описание процедур для программы
2.3.1 Главная управляющая процедура
2.3.2 Ввод исходных данных.
2.3.3. Определение размера шага сетки
2.3.4. Определение области для всех труб.
2.3.5 Выделение области граничных точек для каждой трубы.
2.3.6 Ввод начальных условий для всей области сетки
2.3.7 Граничные условия
2.3.8 Управление счетом математической модели
2.3.9 Предиктор
2.3. Корректор.
2.3. Сглаживание счета для корректора
2.3. Аппроксимация граничных точек трубы
2.3. Печать результатов.
2.4 Решение задачи, связанной с определением параметров ветрового потока с
помощью программы .
2.5. Выводы и результаты по главе 2.
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБДУВКЕ ПАКЕТА ИЗ ТРЕХ ТРУБ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ
3.1 Описание аэродинамической трубы.
3.2 Измерение скорости потока.
3.3 Описание экспериментальной модели.
3.4 Измерительные приборы и аппаратура
3.5 Описание экспериментальной установки
3.6 Постановка и планирование эксперимента
3.7 Описание хода эксперимента
3.7.1 Статистическая обработка опытных данных, полученных в ходе эксперимента
3.8 Выводы по результатам эксперимента.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЕТРОВОГО ПОТОКА НА ПАКЕТ ИЗ ТРЕХ ТРУБ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1 Постановка задачи
4.2 Использование газодинамического пакета .
4.3 Решение газодинамической задачи на основе метода конечного элемента.
4.3.1 Определение характеристик потока для одного цилиндра.
4.3.2 Определение характеристик потока для трех труб.
4.4. Выводы и результаты по главе
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БАШНИ С ТРЕМЯ ВЫТЯЖНЫМИ ТРУБАМИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ
5.1. Методика определения ветровой нагрузки на элементы башни с тремя вытяжными трубами
5.1.1 Общая характеристика исследуемых объектов
5.1.2 Особенности воздействия ветрового потока на вытяжные сооружения.
5.1.3 Особенности формирования расчетной модели по МКЭ.
5.1.4 Планирование численного эксперимента при анализе воздействия ветрового потока на обстройку и пакет из трех труб.
5.2 Результаты численного эксперимента по МКЭ
5.3 Анализ качественных характеристик напряженнодеформированного состояния элементов конструкции вытяжной башни с тремя вытяжными трубами
5.3.1 Объемно планировочное решение сооружения
5.3.2 Конструктивное решение сооружения
5.3.3 Определение нагрузок, действующих на конструкции башни и газоотводящие стволы.
5.3.4 Определение ветровой нагрузки на башню при учете влияния обстройки
5.3.5 Вихревое возбуждение конструкций башни при взаимодействии с потоком ветра. Проверка на резонанс
5.3.6. Анализ усилий в элементах башни.
5.3.7. Анализ перемещений в узлах башни
5.4 Методика определения ветровой нагрузки на башенные сооружения и пакеты из трех труб
5.5 Выводы и результаты по главе 5.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Наиболее надежную информацию можно получить путем непосредственных измерений. В таких случаях с помощью экспериментального исследования на полномасштабной установке определяется поведение объекта в натурных условиях. В большинстве случаев такие полномасштабные опыты чрезмерно дороги и часто невозможны. Альтернативой является проведение экспериментов на маломасштабных моделях. Однако на маломасштабной модели не всегда можно воспроизвести все свойства полномасштабного объекта. Во многих случаях измерения затруднены, и измерительное оборудование может давать погрешности. В настоящее время исследования газового потока с помощью различных численных методов очень распространено. В 7 приводится методика и результаты математического моделирования потока за плохообтехаемыми телами. Рассмотрен так называемый вихревоА метод для случая несжимаемого неустановившегося потока при числах Рейнольдса . Метод вихрей оказался более эффективным, чем метод конечных разностей. Данные теоретических исследований сопоставлены с результатами испытаний моделей в аэродинамической трубе. В работах 7, , 5, 2 автором диссертации рассматриваются численные исследования характера течения ветрового потока, обтекающего цилиндрические сооружения. В исследуется моделирование двумерного вихревого нестационарного течения в многосвязной области. Разработкой модели отрывного обтекания группы цилиндрических тел занимались Шахов В. Г., Никонов В. В. . В сформулированы краевые задачи для потенциала скоростей безвихревого движения и векторного потенциала скоростей безграничного объема слабосжимаемого газа, в котором совершает малые поперечные колебания жесткий цилиндр. Краевые задачи сведены к граничным интегральным уравнениям, решение которых предлагается получить численно с помощью метода шагов по времени. Исследование мгновенного и среднего давления вдоль размаха неподвижного кругового цилиндра и цилиндра, совершающего свободные колебания с большой амплитудой на режиме ветрового резонанса приводятся в . Автором диссертационной работы выполнены экспериментальные исследования, связанные с обдувкой макега пакета из трех труб в аэродинамической трубе 6, , , . Поповым Н. А. даны рекомендации по уточненному расчету зданий и сооружений на действие пульсационной составляющей ветровой нагрузки 6. В говорится о том, что очень часто применяются сооружения башенного типа, где пакет из трех труб является самонесущим или где пакет из трех вытяжных труб одинакового диаметра находится внутри конструкции пространственной башни. Авторами книги Беспрозванной И. М., Соколовым А. Г. и Фоминым Г. Приводятся примеры экспериментального определения на моделях и на натурных сооружениях коэффициентов аэродинамических сил. Раскрывается физическая сущность явлений, возникающих при обтекании сооружения воздушным потоком, и намечаются основные направления дальнейших исследований в этой области. Экспериментальные данные аэродинамических характеристик для поля скоростей, образованных за дымовыми трубами, рассматривается в . В руководстве под редакцией Барштейна М. Ф. приводятся примеры и метод расчета высотных сооружений в частности приводится пример расчета сквозной вытяжной башни на действие статической ветровой нагрузки с учетом пульсационной составляющей, а также пример поверочного расчета на резонанс. При этом для продольной компоненты пульсации скорости используется модифицированный вариант спектра Давенпорта для сильных ветров, предложенный М. Хино. В книге и изложены вопросы конструирования и расчета конструкций вытяжных башен, внутри которых располагается пакет труб. Приводятся конструктивные особенности и основы расчета дымовых труб. Существующие методы расчета сооружений на действие ветра в направлении потока основаны на определении расчетной нагрузки, максимальной за время эксплуатации сооружения, причем изменчивость аэродинамических характеристик не учитывается 0. Специалистами из ЮАР предлагается метод оценки экстремальной ветровой нагрузки, которая может иметь место в среднем хотя бы раз за срок службы сооружения.