【摘 要】
:
太阳能是一种清洁、高效的绿色能源,已在全球范围内得到广泛开发与利用。目前,太阳能发电技术主要包括光电和光热两种类型,其中光热电站具有输出稳定、易于并网等优势,近年来发展尤为迅猛。光热电站主要有塔式、槽式、菲涅尔式和碟式四种类型,2016年9月中国发改委批复建设的首批20个光热电站中有9个塔式光热电站。在塔式光热电站中,位于中间的吸热塔高度高、基频低、阻尼小,极易在风荷载作用下产生大幅振动,从而影响
【基金项目】
:
国家重点研发计划,编号:2017YFC0703604;
论文部分内容阅读
太阳能是一种清洁、高效的绿色能源,已在全球范围内得到广泛开发与利用。目前,太阳能发电技术主要包括光电和光热两种类型,其中光热电站具有输出稳定、易于并网等优势,近年来发展尤为迅猛。光热电站主要有塔式、槽式、菲涅尔式和碟式四种类型,2016年9月中国发改委批复建设的首批20个光热电站中有9个塔式光热电站。在塔式光热电站中,位于中间的吸热塔高度高、基频低、阻尼小,极易在风荷载作用下产生大幅振动,从而影响发电效率甚至吸热塔的安全。因此,需对吸热塔风致振动及其控制措施进行系统的研究。本文以高243m的摩洛哥努奥三期(Noor III)吸热塔为工程背景,采用风洞试验和现场实测相结合的方法,系统地研究了混凝土和钢结构吸热塔的风致响应特征,研究了电涡流调谐质量阻尼器(Tuned mass damper,TMD)用于减小吸热塔风致响应的控制效果。主要工作内容包括:(1)提出了一种新型的可用于混凝土吸热塔的气弹模型设计方法。以Noor III吸热塔为工程背景,加工制作了吸热塔气弹模型,模型比例1:200,材料为铝合金。对该模型的前三阶频率、振型和阻尼进行了识别,可实现低至0.3%的模态阻尼比,频率和振型与设计目标值吻合良好。为比较混凝土和钢结构吸热塔风致响应特征的差异,制作了钢结构吸热塔气弹模型,并对其动力特性进行了识别。(2)进行了混凝土和钢结构吸热塔气弹模型风洞试验,系统地研究了吸热塔的风致响应特征。通过在外衣之间粘贴胶带,实现了模型阻尼比的精确调节,研究了阻尼比变化(0.3%、0.7%、1.0%、1.5%和2.0%)对混凝土吸热塔风致响应的影响规律,结果表明,当结构阻尼比增加到1.0%时,吸热塔的横风向响应会急剧减小;采用粘贴粗糙条的方式增加模型表面粗糙度,进行了系统的测力和测压风洞试验,确定了一种最优的表面粗糙度形式,进行了粘贴粗糙条的混凝土吸热塔气弹模型风洞试验,探究了雷诺数效应对试验结果的影响,结果表明,考虑雷诺数效应影响的吸热塔风致响应显著减小;比较研究了混凝土和钢结构吸热塔的风致响应特征,结果表明,钢结构塔没有明显的横风向共振响应;结合风洞试验结果,探讨了美国烟囱规范ACI307-08和中国建筑结构荷载规范GB50009-2012相关条文对吸热塔抗风设计的适用性。(3)采用气弹模型风洞试验方法,研究了TMD和螺旋线两种措施对混凝土吸热塔风致响应的减振效果。采用电磁有限元软件的数值模拟方法,设计了一种悬臂梁式微型电涡流TMD,研究了气隙、导体板厚度等参数对微型电涡流TMD的影响规律。加工制作了该微型电涡流TMD,并对其结构参数(频率与阻尼)进行识别,结果表明,模型识别值和设计值吻合良好。进行了安装微型电涡流TMD的吸热塔气弹模型风洞试验,系统研究了TMD对减小吸热塔风致响应的控制效果。结果表明,TMD可减少混凝土吸热塔约80%的横风向共振响应和30%的顺风向响应。通过在气弹模型表面粘贴螺旋线,进行了系统的吸热塔气弹模型风洞试验,系统研究了螺旋线对减小吸热塔风致响应的控制效果,结果表明,由于吸热塔可安装螺旋线的空间有限,抑振效果不明显。(4)设计并加工了4个10吨电涡流TMD,质量比约为1%,在Noor III吸热塔顶部安装,研究了该电涡流TMD对Noor III吸热塔风致振动的减振效果。以气弹模型风洞试验结果为基础,研发了用于Noor III吸热塔原型结构的10吨单摆式电涡流TMD,该TMD可通过改变摆长来调节频率,通过改变气隙来调节阻尼比;在工厂对该TMD进行了精确的测量和调试,确定了摆长与频率的关系、气隙与阻尼比的关系,以便于在实塔上进行调节;采用理论和数值方法探究了TMD系统结构参数(频率和阻尼)的鲁棒性;在Noor III吸热塔的同一高度(237m)对称安装了上述4个TMD,对吸热塔原型结构的动力特性进行了实测,识别了结构阻尼比和频率,并将TMD摆长和气隙调整为最优值,结果表明,实塔的结构阻尼比约为0.72%,一阶频率为0.317Hz;在现场离地高度15m处风速为14~17m/s的情况下,实测了TMD工作和锁死两种状态下的塔顶加速度响应,结果表明,4台10吨TMD同时工作的情况下,可减小风致加速度响应39.4%(峰值)和56.4%(均方根)以上。
其他文献
分形几何是一个崭新的数学分支,它由Mandelbrot在1975年建立.目前,分形几何与众多数学分支有交叉,比如分形上的Fourier分析,分形上的小波分析,分形上的Brownian运动,分形上的复分析等.分形上Fourier分析的一个基本问题是分形测度的平方可积空间是否存在指数函数正交基,即分形测度的谱性问题.1998年,Jorgensen和Pederson发现了第一个奇异非原子谱测度.这一惊人
由于复杂的地质和岩土条件、有限且费用不菲的场地调查和不充足的数据信息等,隧道工程中存在不可忽视的不确定性。确定性的安全系数方法可以简单地处理这些不确定性问题,但不足以描述围岩和支护结构构成的支护体系的实际可靠性。可靠度理论能够更加合理清晰地处理不确定性问题,可以作为传统方法的有效补充,在隧道工程领域也越来越受到重视。本文在前人工作的基础上,结合基于可靠度的设计计算和安全系数,从支护结构加固围岩以提
开发利用可再生能源是当前社会发展的必然趋势。但可再生能源发电的随机性、间歇性和波动性的特点也给电网的稳定运行带来了巨大压力。具有能量密度高、快速且精准调节能力的电池储能是解决可再生能源间歇性供电,保证电网的稳定性和可靠性的智能电网储能技术发展方向。目前已开发的高能量密度电池体系中,全固态电池采用固态电解质取代传统有机电解液,从而具有更好的安全性和更高的比容量。钠超离子导体(Na-superioni
藏式建筑是藏族文化的物质载体,其建筑选址、型制、装饰、材料与构造都有独特的民族性、地域性和传统性。建筑装饰作为藏式建筑形态重要的视觉要素,具有装饰性、标识性和功效性,成为藏式建筑最典型的特征之一。川西藏式建筑形成和发展于青藏高原向四川盆地过渡的特殊地理环境,处于汉藏两种文化之间,受到藏传佛教文化的深刻影响,形成了独特的建筑装饰文化,并逐渐演变形成了藏式传统建筑装饰体系。随着社会和经济的发展,以及发
超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,简称UHPC)是一种新型混凝土,主要由水泥、掺合料、纤维、细砂、水等组成,具有超高的力学性能和优异的耐久性能。在宏观层次上,超高性能混凝土可以被视为各向同性材料,也可被称为均一化材料。在介观层次上,超高性能混凝土常常被视为由四项物质组成,即:骨料、纤维、基体和界面过渡区(Interfacial Transition Z
生物成像是了解生物体组织结构,阐明生物体各种生理功能的一种重要研究手段。目前主要的成像技术包括:荧光成像(FI)、磁共振成像(MRI)、电子计算机断层扫描(CT)、发射型计算机断层成像术(ECT)、光热成像(PTI)、拉曼成像(RI)、超声成像(USI)及光声成像(PAI)等。这些成像技术各有特点,其中荧光成像由于成本较低、操作简单、灵敏度和时空分辨率高以及可实现非侵入性成像而受到关注。然而,目前
有机半导体发光器件又被称作有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED),它是通过载流子注入和复合而发光。1987年,美国Kodak公司的Tang和Van Slyke通过热蒸镀方式制备了类似三明治型的有机电致发光器件,开创了OLED的新时代。经过三十多年的发展,OLED器件制备技术已越发成熟,器件的性能得到了巨大的提升。OLED因为其发光效率高、响应时间短、低
新能源汽车受到电池和自身重量的限制,续航里程往往不理想,而汽车轻量化是解决目前新能源车续航里程矛盾的关键手段,因此,汽车工业对汽车轻量化的需求变得尤为迫切。铝合金拥有着高强度、低密度和抗腐蚀性能好的特点,是汽车行业一类重要的轻量化材料。然而,铝合金的室温成形塑性较低,采用传统冲压工艺进行成形时,铝合金容易出现断裂、局部颈缩等缺陷。研究表明,在高速率加载条件下,铝合金具有极佳的塑性,因此高速率成形工
氧还原反应是燃料电池及金属-空气电池中空气端的一个关键过程,由于氧还原反应过程固有的滞缓特性,涉及电极表面的O2吸附、O-O键激活解离和O物种去除等,成为这些能量装置中转换效率的主要限制因素,因此高效氧化原催化剂在这些装置中是不可或缺的。到目前为止,贵金属Pt被认为是氧还原最高效的催化剂,但Pt的成本和稳定性问题严重阻碍了其大规模商业应用。因此,成本低、效率高、稳定性好的氧还原催化剂得到了广泛的研