正八边形截面高耸烟囱风荷载与风振响应特性研究

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1、学校代号10532学号S150100100分类号TU973+.2密级公开硕士学位论文正八边形截面高耸烟囱风荷载与风振响应特性研究学位申请人姓名王宇翔培养单位土木工程学院导师姓名及职称陈政清教授学科专业桥梁与隧道工程研究方向高耸结构抗风研究论文提交日期2018年5月23日学校代号：10532学号：S150100100密级：公开湖南大学硕士学位论文正八边形截面高耸烟囱风荷载与风振响应特性研究学位申请人姓名：王宇翔导师姓名及职称：陈政清教授培养单位：土木工程学院专业名称：桥梁与隧道工程论文提交日期：2018年5月23日论文答辩日期：2018年5月26日答辩委员会主席：

2、华旭刚教授ResearchonWindLoadandResponseCharacteristicsofhighChimneywithRegularOctagonalSectionbyWANGYuxiangB.E.(ChinaUniversityofMiningandTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinBridgeandTunnelEngineeringintheGraduateSchoolof

3、HunanUniversitySupervisorProfessorCHENZhenqingMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允

4、许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书。2．不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I正八边形截面高耸烟囱风荷载与风振响应特性研究摘要随着我国电力行业的迅猛发展，烟囱作为火力发电厂标志性建筑，其高度已经逐渐向200m普及，为检验高耸烟囱，尤其是异型截面高耸烟囱结构的抗风性能，保证其安全性并为我国相关规范提供参考依据，本文采用刚性模型和气弹模型风洞试验及有限元响应分

5、析等手段，对高度为210m的正八边形截面烟囱表面风荷载和风振响应特性进行了研究，本文主要研究内容和成果如下：（1）通过不同比例刚性节段模型风洞试验对正八边形截面Re数效应进行研究，比较了不同Re数下正八边形节段模型风压分布和阻力系数变化规律，发现小比例节段模型在特定风向角时背风面风压系数受风速影响较大，而其他情况下表面风压分布对风速条件并不敏感；对比相同Re数条件下模型风压分布和阻力系数变化，发现不同比例模型之间Re数效应存在一定差异。（2）通过对比不同来流条件下正八边形截面模型Re数效应，发现正八边形截面在试验Re数范围内对来流条件较敏感，增加紊流度导致不同比

6、例节段模型阻力系数整体减小。利用风洞试验测压数据得到模型升力系数时程，并对正八边形截面漩涡脱落频率进行分析，对比发现该截面漩涡脱落频率受风向角影响较大，表明不同风向角下正八边形截面St数取值不同，同一风向角下St数随Re数变化不大。（3）通过三维烟囱模型测压试验对表面风压特性进行分析，结果表明单烟囱外表面风压周向分布规律与小比例节段模型相似，平均风压系数值沿高度方向略有差异，脉动风压系数在正八边形各拐角处均出现驻点；对比节段模型和烟囱模型外表面风压分布发现，基于较小比例模型得到的烟囱外表面风荷载取值是偏于保守的。（4）通过试验得到有周边建筑时各风向角下烟囱模型表

7、面风压分布，分析周边建筑对烟囱表面风压分布和阻力系数的影响，结果表明周边建筑对烟囱外表面平均风压影响主要表现为遮挡效应，距离烟囱较近的迎风面密集低矮建筑群造成烟囱下部风压系数均为负值，并引起烟囱局部阻力系数增大。（5）通过刚性模型试验和有限元响应分析相结合对烟囱风致振动进行研究，确定烟囱最不利工况；分析响应特性发现顺风向和横风向响应中均出现共振分量，周边建筑对共振分量占总响应百分比有影响；对比不同阻尼比下烟囱风致响应情况，结果表明阻尼比变小会引起烟囱风振系数显著增大。（6）通过气弹模型试验研究不同气动外形对风振响应的影响，对比发现正八边形截面气弹模型风致振动受风

8、向角影响较大，阻力系数较