起重机风载荷的数字仿真研究

【摘要】： 风载荷的研究在起重机的设计和计算中占据着重要的地位，主要是因为它对起重机结构强度和稳定性的影响极其重要。而风载荷的确定通常由风力系数，挡风折减系数，有效迎风面积以及相应条件下的风压确定。风力系数相对于单根构件、单片平面桁架和机器房来说，单根构件的风力系数随构件的空气动力长细比而变，对于大箱形截面构件，还要随截面尺寸比而变；对于多排构架或构件以及格形塔架来说，当构件或者构架平行布置相互遮挡时，迎面的构件或构架上的风载荷可以沿用上式运算，但是对于被遮挡的部分的风载荷则还要乘以挡风折减系数η，其值随所定义的充实率和间隔比而变。通常C和η的是由一系列风洞实验的计算数据大致确定，然而根据武汉理工大学风洞实验室的《港口起重机杆件风载荷实验报告》所得出C和η值，拿其与GB／T3811-1983标准和欧盟标准中的C和η值比较，有一些出入。而本课题研究涉及到以上系数，其研究目的旨在通过有限元分析，仿真我校风洞实验的环境，进而得到风载荷仿真数据，在与实验结果比较后，得到风载荷的规律。主要研究工作如下： 1)介绍风洞实验的三种方法，大气边界层风场特征，以及国际标准中有关风载荷和风力系数的相关研究； 2)给予校风洞实验内容相关介绍，联系本次课题研究，提出数字仿真研究的目的和意义，以及采取的研究方法、技术路线； 3)说明本次课题使用计算流体力学(CFD)相关原理，并使用ANSYS软件中的FLOTRAN模块来模拟分析风洞流场问题； 4)建立四种二维风洞流场模型，求解分析，与校风洞实验结果做比较，得出结论，说明原因。给出总结和展望。