空气冷却作为新型冷却水工艺因节约水资源的特点,广泛应用于大型火力发电厂,空冷结构体系是伴随空气冷却技术而出现的一种新型体系。空冷系统是火力发电厂的重要设施,是发电厂正常运行不可或缺的环节,是国家的生命线工程。然而,我国的火力发电厂多数处于多风的北方地区,空冷系统由于直接暴露在环境中,环境风引起的热回流导致停机事故的发生层出不穷,因此,在空冷系统设计时必须提前考虑风荷载作用的影响。目前,空冷系统的流场分布和风振响应研究较少,许多抗风设计相关参数没有明确规定,例如空冷系统的体型系数、风振系数,因此有必要展开空冷结构体系的抗风分析研究。鉴于此,本文基于工程实例,以双V型直接空冷系统为研究对象,研究其停机状态和运行状态的流场分布特性以及风致振动响应,得到风荷载体型系数和风振系数,以对该类结构的工程设计提供参考。首先,本文基于ANSYS采用RANS方法对停机状态双V型直接空冷系统进行数值风洞模拟,使用UDF编程导入风场入口边界,计算在不同风向下结构的风场分布,从流场风速、结构表面风压、风压系数、风荷载体型系数四个方面分析风向角的变化对空冷结构的影响。研究表明,在进行空冷系统设计时,有必要考虑来流方向对结构的影响,进行迎风面区域局部风荷载承载力验算。其次,根据停机状态流场模拟计算结果,建立运行状态双V型直接空冷系统模型,分别采用Radiator模型和Fan模型模拟空冷凝汽器与轴流风机,以环境风速为变量进行模拟计算,从流动换热性能的角度分析直接空冷系统的流场变化,并得到风荷载体型系数。分析发现,随着风速增大,直接空冷系统流动换热性能不断恶化;但在高风速情况下,流动换热性能略有改善。最后,通过ABAQUS建立双V型直接空冷系统风振模型,采用质量和刚度等效原则对单排管管束进行简化处理,经模态分析了解结构的振动特性。利用AR线性滤波法编制MATLAB程序进行基于Davenport风速谱的脉动风模拟,结果与目标功率谱吻合较好。将人工生成的风速转化为风压施加到结构相应位置,进行时程分析求解结构的动力响应,计算得到直接空冷系统的风振系数。结果表明,在脉动风作用下挡风墙的风振效应相对于其他区域较为显著,设计时应加强挡风墙的抗风强度,增加安全储备。