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大型冷却塔结构风荷载效应和多目标优化及全过程分析

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登记号:G20172146

所属行业:科学研究和技术服务业

学科分类:薄壳结构;土木工程设计;

关键词: 风荷载 多目标优化 大型冷却塔 结构风效应 全过程分析

绿色分类:其他资源效率提升;

发布者:管理人员

发布时间:2013-01-01

  • 基本信息
成果名称: 大型冷却塔结构风荷载效应和多目标优化及全过程分析
成果登记号: G20172146 学科分类: 薄壳结构;土木工程设计;
绿色分类: 其他资源效率提升; 项目关键词: 风荷载  多目标优化  大型冷却塔  结构风效应  全过程分析
推荐单位:

同济大学

成果所处阶段:
合作方式: 成果所属行业: 科学研究和技术服务业
国家/地区: 上海 知识产权: 实用新型专利,计算机软件著作权,
简介: 点击查看
冷却塔是热电厂二次循环工艺冷却水的主要构筑物,一般采用钢筋混凝土旋转薄壳结构,属于土木工程结构技术薄壳结构研究领域。大型冷却塔系指淋水面积9000平方米以上、高度超过150米、最小直径90米以上的巨型钢筋混凝土壳体;塔筒壳壁最小厚度仅有0.25米左右,将冷却塔高度缩尺成鸡蛋大小时其壁厚仅为蛋壳的1/3左右,属典型柔性钢筋混凝土薄壳结构。大型冷却塔结构风荷载效应以及由此引起的结构安全问题非常突出,壳体厚度及其配筋优化的经济效益十分显著。国际上,德国已经建成了200米高的尼德豪森电厂超高冷却塔,但是以英国渡桥电厂冷却塔风毁事故为代表的安全隐患仍未排除;我国虽然直到上世纪末鲜有高度超过150米的大型冷却塔,但近十年来发展迅速,已经建成了多组大型冷却塔群,最大高度已经达到190米左右,并且已经启动200-250米核电厂超大型冷却塔的设计研究。 本项目在国家重大科技专项等计划支持下,结合项目组近15年来14座(组)大型冷却塔的设计研究,着重针对冷却塔结构设计核心问题--抗风安全性以及性能优化最新趋势--多目标优化,开展了大型冷却塔结构风荷载效应和多目标优化及全过程分析的基础性和应用性研究,成功解决了我国最高大型冷却塔的抗风安全和性能优化的应用性工程关键问题以及世界最高超大型冷却塔的前瞻性设计关键问题,实现了大型冷却塔结构风荷载、结构风效应、多目标优化和全过程分析等方面的技术创新。 1)结构风荷载:发现了超高雷诺数条件结构表面动态绕流发展规律,建立了基于计算流体力学方法的冷却塔结构风荷载计算方法,揭示了复杂群塔干扰条件荷载分布模式和静、动力荷载行为新规律,并对原型冷却塔开展了长期动态风压实测以验证试验和计算结果。 2)结构风效应:首次提出了等效梁格气动弹性模型设计理论和方法,率先建立了计入结构荷载行为的多目标一致原则的等效风荷载分析方法,系统开展了考虑非线性效应的冷却塔结构屈曲稳定分析。 3)多目标优化:基于大型冷却塔全寿命经济性,率先提出了考虑各种荷载组合下结构稳定和强度安全等综合效应的塔筒选型多目标优化方法,突破了大型冷却塔复杂荷载组合作用下性能与造价无法兼顾的瓶颈,显著提高了大型冷却塔的经济效益。 4)全过程分析:基于冷却塔设计预研、施工建造和整体运营等全寿命各个环节,研发了涵盖结构建模、内力计算、双向配筋、整体优化和自动绘图等冷却塔设计的软件集成平台,并可针对多种灾害气候模式(台风和龙卷风)分析风效应规律和抗风稳定性。 研究成果获得实用新型专利3项、计算机软件著作权7项,发表SCI/EI检索论文40余篇,相关研究成果被评价为"达到国际领先水平"、"体现了当代冷却塔工程研究的最前沿进展"、"对于现代大型冷却塔发展具有重要的推动作用",为我国安全、优质、高效地建成大型冷却塔提供了强有力的科技支撑,培养了一支活跃于国际学术界的科研队伍,实现了冷却塔科研、设计、建造的跨越式和可持续发展。
姓名: 程克宇 性别:
出生日期: 职务:
国籍(地区): 联系地址:
电子邮件: chengky@tongji.edu.cn
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