下击暴流作用下大跨柱面煤棚风荷载特性

李玉学; 白昕川; 陈玄烨; 白硕

沈阳工业大学学报 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (5) : 116 -126.

下击暴流作用下大跨柱面煤棚风荷载特性

李玉学, 白昕川, 陈玄烨, 白硕

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摘要

【目的】为探究移动型下击暴流作用下大跨柱面煤棚结构的表面风荷载分布特性，为该类结构的工程设计与实践应用提供科学依据和技术参考，开展本研究。【方法】以某热电厂大跨柱面煤棚结构为工程背景，基于冲击射流模型，分析移动型下击暴流瞬态风场的水平风速分布特征，系统研究下击暴流移动速度、风向角及射流中心与煤棚结构中心的距离对结构表面风荷载分布的影响规律；依据分析结果对结构表面进行风压分区，并据此提出柱面煤棚结构抗下击暴流的工程设计建议。【结果】移动型下击暴流风场由于射流中心的移动导致其下冲气流向移动方向倾斜，在径向距离r=D_jet(D_jet为射流口直径)、近地面高度z=0.02D_jet处，风速达到极值，下击暴流前缘与后缘风速差异显著，风场呈现明显动态特性；当射流中心与煤棚结构中心重合时，结构表面以风压力为主，风压系数达到最大值1;当射流中心远离煤棚结构中心时，结构表面受气流旋涡作用产生较强风吸力，且风压系数随二者中心距离增加而减小，其中射流中心与煤棚结构中心相距1D_jet时，结构表面正负风压系数差值最大可达1.5。随着下击暴流移动速度增大，煤棚结构迎风侧边缘区域气流分离程度加剧，风压系数逐渐增大，尾流侧气流分离程度减弱，风压系数逐渐减小，结构表面同一位置的风压系数差值最大为0.5。此外，煤棚结构表面风压分布对下击暴流风向角高度敏感，随风向角由0°增至90°,气流旋涡对结构表面的影响范围不断扩大，旋涡中心区域的风压系数呈递减趋势。下击暴流移动速度对结构表面A₁、B₁、C₁区风压影响较大，分区风压系数差值最大可达0.73;当风向角由0°变化到45°时，除A₂区外，其余区域风压系数变化幅度较小，而90°风向角下各区域风压系数均发生明显变化，其中A₂区风压系数差值最大为0.54。【结论】大跨柱面煤棚结构表面的较大风压主要集中在结构边缘区域，其中B₂、C₂区最大风压系数均为0.98,A₂区最大风压系数为0.95,上述区域为该类结构抗下击暴流设计的关键部位，工程中需重点关注并采取针对性加强措施。