第 46卷 第 6期
2014年 12月
西安建筑科技大学学报 (自然科学版)
J。Xi’an Univ．ofArch．&Tech．(Natural Science Edition)
Vb1．46 No．6
Dec．2014
直 接 空 冷 体 系 挡 风 墙 体 型 系 数 研 究
吴 耀 鹏 ， 白 国 良
(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西 西安 710055)
摘要：空冷凝汽器是我国大型火力发电厂采用的新型冷却水装置．以国内某大型火电厂直接空冷体系为原形 ，应用 Fluent
软件建立数值模型，研究并确定挡风墙的体型系数，并将数值结果与试验结果进行对比分析 ．结果表明，数值结果与试验结
果较接近，变化趋势相同，基本满足工程要求．另外，研究表明设置挡风墙是直接空冷体系有效的防风措施，且挡风墙越高
散热越有利 ．研究结果可以为直接空冷体系的抗风设计提供依据和参考 ．
关键词 ：直接空冷体系；体型系数；挡风墙；数值模拟
中图分类号 ：TU398．9 文献标志码：A 文章编号：1006—7930(2014)06—0805．05
直接 空 冷凝器 装置 利 用周 围 的空气 作 为介质 进行 冷却 ，因而其 周 围 的风 场必 然对 空 冷凝器 的效率 及 正
常 运行 有较 大影 响【l J．直 接空 冷凝器 的支 撑体 系属 于典 型 的竖 向刚度 和质 量分 布极 不均 匀 的高柔 结构 ，下
部 较 空 旷 ，风 荷载 主 要作 用于 挡风 墙 上 ，并对 下部 结 构产 生较 大作 用 ．由于结 构体 系 的特 殊性 和复 杂 性 ，
直 接 空冷体 系在 进行 抗风设 计 时 ，其风 荷载 取值 不能直 接 应 用现 有 荷载规 范 ，通 常 需借 助风洞 试验 确 定其
体 型 系数 、风振 系数 等 】．风洞 试验在 实 验室 内完 成 ，数据 较精确 ．不过风 洞 试验也 有 缺点 ，比如风 洞本
身 造价 昂 贵 ，动力消 耗大 ，试 验周期 长 ，模 型利 用率低 ，存 在洞壁 干扰等 ．
随着湍 流模 型 的不 断发展 和 完善 ，应 用计算 机模 拟风 洞试 验 的技术 日趋 成熟 ，已逐 渐成 为结构 风 工程
研究 的有 力手 段 ．应 用计 算流 体力 学 (Computational Fluid Dynamics，CFD)模拟 建筑 物周 围 的风 场 变化
并求解 结构 表 面风压 ，即 CFDtO-zi数 值模 拟 方法 ，已成为 国际工程 界 的热 门研究 课题 ．本文 基于 CFD 方法
研究 直接 空冷 体系挡 风墙 的体 型 系数 ，并将 数值 结果 同试 验结 果进 行对 比分析 ，验 证模 型 的有效 性 ．
1 基 本 方 程
1．1 流体 控制 方程
流体运 动 所遵循 的规 律为 物理 学三 大 守恒定 律 ，即质 量 守恒 定律 、动量 守恒 定律 和能量 守 恒定律 ．各
控 制 方程 的 因变量 不 同 ，但均 反 映 了单 位 时 间、单位 体积 内物 理量 的 守恒性 质 ．若 用 表 示通 用变 量 ，则
控制 方程 可 以表示 为如 下通 用形 式 ．即
+div(p“ )：div(Fgrad~b)+S (1) (Tt
式 (1) 中各 项 依 次为 瞬态 项、对 流 项 、扩 散项 和源 项 ．其 中 ， 为 通 用变 量 ，厂 为广义 扩 散 系数 ， 为
广义 源项 ．
理论 上 ，根据 控制 方程可 以求解任 意 流动 问题 ，但 由于受 计算 条件 的限制 ，实 际上无 法实现 ．
1．2 湍 流方 程
在 实 际工 程 中 ，几乎 所有 的流 动都 是湍流 ，结构 风工 程 的研 究对象 即为 大气 边界 层 中的湍 流过程 ．湍
流 的瞬 时控制 方程 ，为 非线性 多变 量偏 微分 方程 组 ，在数 学 上难 以得到 解析 解 ，需寻 求数值 方 法求解 ．
RANS (Reynolds Average Navier-Stockes)方法 不直 接求 解 瞬时 的 N—S (Navier-Stokes)方程 ，而 是求
解 时均化 的雷 诺应 力方程 ，这样 可 以避 免计算 量过 大 的问题 ．RANS[8-9]方法在 实 际工 程应 用 中 已取得 较好
直接空冷体系挡风墙体型系数研究（论文）.pdf
