Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

•сопротивления равен 0,64, а расположенного плоской стороной к потоку - 1,28. Коэффициент лобового сопротивления стержня треугольного сечения (удлинение 8) увеличивается также примерно вдвое: при направлении потока по нормали к грани коэффициент Сл;=1,25, при направлении на угол он равен 0,58. При углах атаки а = 7° и а = -73° коэффициент подъемной силы треугольного стержня наибольший, он равен около 1,0. Коэффициент Сх бесконечно длинного треугольного цилиндра при потоке на грань равен 2,05, на угол- 1,25.

Рис. 3.24. Распределение давления по шару, эллипсоиду, эллиптическому цилиндру и пластинке бесконечной длины

а - шар; б - эллипсоид 1 : 3; s - эллиптический цилиндр; г-пластинка

В решетчатых конструкциях, составленных из стержней разнообразного профиля и расположенных к тому же под различными углами к направлению ветра, пользуются осредненным коэффициентом лобового сопротивления. При исследовании решетчатых конструкций в аэродинамической трубе модели часто выполняют из равновеликих по наветренной площади плоских полос, что проще.

4. ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА НА КОНСТРУКЦИИ

Цилиндрические конструкции

Для расчета на ветровую нагрузку строительных конструкций, имеющих форму круглого цилиндра (башни, дымовые трубы, трубопроводы, провода, стальные канаты и т. п.), а также ферм, составленных из трубчатых или круглых стержней, необходимо знание числа Рейнольдса, чтобы по рис. 3.8 или рис. 3.15

определить их коэффициент лобового сопротивления. Влияние удлинения цилиндра учитывают по рис. 3.4.

По СНиП коэффициент лобового сопротивления круглых цилиндров принимают по рис. 3.25, построенному для средней шероховатости цилиндров, например стальных дымовых труб, стальных трубопроводов, трубчатых элементов решетчатых стальных конструкций и т. п.

K(S?B\B

СНи /l{npoei<m,

СИиП-6!

Рис. 3.25. Коэффициенты лобового сопротивления шероховатых круглых цилиндров (пунктиром по СНиП)

При вычислении числа Рейнольдса скорость потока определяют по формуле

V = AVnq{\+m),

где коэффициент перегрузки, равный 1,2 для всех видов сооружений, за исключением высоких сооружений с периодом колебания более 0,25 сек, для которых он принимается равным 1,3; q- нормативный скоростной напор ветра для рассматриваемого района и высоты сооружения в кГ/м; /п-коэффициент пульсации, принимаемый в зависимости от рассматриваемой высоты сооружения по табл. 2.3. При определении ветровой нагрузки на конструкции, составленные из стержней круглого профиля, коэффициент лобового сопротивления берется с учетом шероховатости и числа Рейнольдса, вычисленного для каждого диаметра цилиндра.

В расчетах конструкций из круглых цилиндров (трубы, провода, канаты) за рубежом распространены равноценные числу Рейнольдса критерии; в частности, закризисным обтеканием считается, когда Fcf>7 или dVq: 1,5, что соответствует числам Рейнольдса 470 000 и 410000 (скорость в м/сек, диаметр в ж).

Коэффициент лобового сопротивления шероховатых круглых цилиндров в зависимости от числа Рейнольдса показан на рис. 3.25. По нормам ГДР шероховатость гладких цилиндров строительных конструкций принимается равной 2-10- при y[e-

ренной шероховатости -4-ЮЛ при шероховатой поверхности, например обледенелой, - 8-Ю"*. Размеры зерен шероховатости: для цельнотянутых и прокатных труб принимаются 0,01-0,05 для сварных стальных труб - 0,05-0,2 мм, для стальных труб, образованных из листа с помощью заклепок или болтов, в зависимости от числа заклепок или болтов на единицу длины,- 0,2-2 мм. Шероховатость стальных трубчатых элементов решетчатых конструкций принимается 4-10-4. Эти данные относятся к трубам с нерегулярной шероховатостью.

Шероховатость может быть упорядоченной, например в виде регулярных ребер различной формы поперечного сечения по образующим цилиндрам, волнистый с разной длиной и высотой волны и др.

По французским нормам коэффициент лобового сопротивления бесконечно длинных многогранных призм без ребер и закруглений углов приведен в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Коэффициент лобового сопротивления призм бесконечной длины

Коэффициент лобового сопротивления круглого цилиндра с ребрами или выступами высотой 0,01-0,1 диаметра цилиндра равен 1,16; шероховатого, но без ребер, при закризисном обтекании-Сж= 0,75. При конечной длине цилиндра коэффициент лобового сопротивления определяется умножением на коэффициент, значение которого принимают по рис. 3.26.

Коэффициент лобового сопротивления бесконечно длинного цилиндра с регулярными ребрами квадратного или треугольного сечения (шероховатость 0,04), волнистого с крупной, средней и мелкой волной соответственно с шероховатостью 0,033; 0,03 и 0,01 равен 0,65-0,75. Наибольшие значения коэффициента Сх у цилиндра с треугольным гофром (0,75) и мелковолнистым (0,70). Эти данные относятся к закризисному обтеканию цилиндров- числа Рейнольдса 0,4 • 10- 1,8 • 10. Коэффициент лобового сопротивления гладкого круглого цилиндра, определенный в той же аэродинамической трубе и в том же интервале чисел Рейнольдса, - 0,4-0,55.

Исследование сопротивления моделей газгольдеров с ребрами (относительная шероховатость 0,006) при отношении высоты к диаметру, равном двум (удлинение Я = 4), и числе Рейнольдса Re = 6,3-105 и более показало, что коэффициент Сж = 0,68; коэффициент лобового сопротивления гладкого цилиндра того же удлинения в нижекритической области равен 0,74 (Флаксбарт).