【摘 要】
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近年来,我国石油化工产业快速发展,中小型石化储罐已经无法满足石油储备发展的要求,储罐结构的大型化是石油战略发展的必然要求。相较于小型储罐,大型石化储罐具有投资小、能耗少、用钢量少、方便管理等优点。另一方面,石化储罐结构由于其径厚比大、高径比小,属于风敏感结构,在强风荷载作用下容易发生失稳破坏。目前,世界各地曾发生过多起严重的储罐风致破坏事故,造成了严重的经济损失。因此,有必要对其风荷载特性进行研究
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近年来,我国石油化工产业快速发展,中小型石化储罐已经无法满足石油储备发展的要求,储罐结构的大型化是石油战略发展的必然要求。相较于小型储罐,大型石化储罐具有投资小、能耗少、用钢量少、方便管理等优点。另一方面,石化储罐结构由于其径厚比大、高径比小,属于风敏感结构,在强风荷载作用下容易发生失稳破坏。目前,世界各地曾发生过多起严重的储罐风致破坏事故,造成了严重的经济损失。因此,有必要对其风荷载特性进行研究。本文以大型浮顶式储罐为研究对象,采用风洞试验与数值模拟方法对单体储罐风荷载特性及群体储罐干扰效应进行了系统性研究。主要工作包括以下几个方面:(1)在单体储罐风洞试验中,设计了高径比1.5、1.0、0.5、0.2的石化储罐风洞试验模型,完成五种浮顶高度、两种顶盖形式的储罐风洞测压试验。基于数值模拟方法,通过与试验结果比较,确定数值模拟网格方案与湍流模型,完成高径比1.0、0.5、0.2的群体储罐三种排列方式的模拟。(2)考察风洞试验中储罐不同高径比、浮顶高度和顶盖形式的结果,对比储罐内外壁风压分布及各因素对储罐内外壁面风压系数的影响规律。浮顶高度增加对高径比较小储罐受力十分不利,其对储罐内壁风压影响最大;平顶顶盖和曲顶顶盖最大负压的位置不同;敞口、高径比较小的储罐迎风面风压系数较大,储罐易受到较大局压作用而可能产生局部失稳破坏。基于上述结果,拟合出高径比小于1的圆柱体结构体型系数取值供储罐结构设计参考。(3)基于高径比1.0、0.5、0.2的储罐双罐线性排列、三罐三角形排列、四罐正方形排列三种排列方式的数值模拟结果,研究了不同风向角及间距下储罐群体干扰效应。结果发现双罐罐组在风向角0°时,储罐内外壁及罐壁总压干扰因子为0.6;三罐罐组在斜风向角45°时,储罐内壁及罐壁总压干扰因子分别为0.06和0.52;四罐罐组在斜风向角45°时,储罐内壁及罐壁总压干扰因子分别为0.51和0.69,储罐群体干扰效应最为显著。
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