单塔风诱导振动破坏分析.pdf

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1、上海理工大学学报第35卷第4期J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVo1．35No．42013文章编号：1007—6735(2013)04—0391—06单塔风诱导振动破坏分析苏文献，金玉龙，韩超(1．上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093；2．中国寰球工程公司设备室，北京100028)摘要：采用基于流体仿真软件Fluent及有限元分析软件Ansys的数值模拟方法，对某独立的130m高的塔进行风振分析，并针对该应力条件，参照JB4732进行了疲劳分析．结果表明：对于细长结构，横向风力的作用大于顺风

2、向的作用；空塔在临界风速下发生一阶共振时，应力水平最苛刻的位置在塔体下封头与裙座连接处．关键词：塔；风振分析；数值模拟中图分类号：TQ053．5文献标志码：AFailureAnalysisonWind-inducedVibrationoftheSingleColumnSUWen．xian，JINYu．1ong，HANChao~(1．CollegeofPowerEngineering，UniyersityofShanghai7ScienaceandTechnology，Shanghai200093，China；2．EquipmentDepartment，Chin

3、aHuanQiContractingandEngineeringCb印，＆ng100028，China)Abstract：BynumericalsimulationbasedonthefluidfieldanalysissoftwareFluentandthestructureanalysissoftwareAYS。thewindinducedvibrationofa130一meterhighcolumnwasanalysedandthefatigueendurancewascalculatedaccordingtothecodeofJB4732withthe

4、obtainedstressdistribution．Theresultsshowthattheeffectofcross．windisgreaterthanthatofalong．windforslenderstructure，andwhenfirst．orderresonanceoccursonanemptytowerundercriticalwindspeed，theworstdangerousregionofstressisinthejointofthelowerheaderandtheskirt．Afeasiblescheduleofnumerica

5、lsimulationwasoffered，whichiSofpracticalCalueforacademicstudyandengineeringapplication．Keywords：column；wind．inducedvibration；numericalsimulation塔设备在化工、石油化工、炼油等产业中都具有为一种大型露天放置的直立设备，对风载荷较为敏重要地位，常见的单元操作如精馏、吸收、解吸和萃感．现有文献表明卜，近几十年由风载荷引起的塔取等都离不开塔设备．塔设备的投资巨大，约占化振动事故频发，引起了人们对这一问题的关注．对塔工、石化项目

6、总投资的30％-40％，其性能直接关设备而言，由风载荷引起的结构应力占总的结构应系到生产装置的产能、质量、能耗及成本．塔设备作力的80％～90％嘲．在结构风工程领域，通常将高收稿日期：2012—10—24第一作者：苏文献(1967一)，男，副教授．研究方向：过程设备设计与有限元分析．E-mail：digestsu@163com上海理工大学学报2013年第35卷层结构风效应分为顺风向、横风向和扭转向来研究．为危险的空塔模型，忽略接管，采用Shell63单元，在顺风向承受风力作用时产生与风向相同的振动，前两阶的分析结果及运用式为在横风向承受风力作用时产生横向振动．

7、由于风扭Vj=等矩影响较小，一般不考虑扭转向的作用．随着大型化工企业的兴起与发展，高度与直径比较大的塔器数式中～7为临界风速；，f为固有频率；St为斯托哈量逐渐增多，这增加了塔结构的风压负担，提高了潜尔数，计算出的临界风速见表2．在的危险性．风灾一旦发生，后果将不堪设想．目前，表2模态分析结果中国GB150-1998(钢制压力容器》_6]、美国《ASMETab．2Resultsofmodalanalysis锅炉及压力容器规范》]、欧盟《欧盟承压设备实用指南》ll8]及其他国际压力容器标准中都没有明确给出风诱导振动分析设计方法．JB／T4710-2005《钢制塔

8、式容器》[。J规定，当H／D>15且H