선형 전산해석을 이용한 자연 습식 냉각탑의 기하형상에 대한 평가

Abstract

하이퍼볼릭 쉘로 구성된 냉각탑에서 쉘의 형상은 풍하중에 대하여 냉각탑 전체의 동적 거동에 민감하게 응답한다. 이에 따라 냉각탑 설계 시 기하형상의 결정은 매우 중요하며 일반적으로 고유진동수를 기반으로 하여 산정한다. 본 연구의 목적은 냉각탑 쉘의 구조적 거동에서 형상변수가 미치는 영향을 파악하고자 한다. 기존의 냉각탑 형상변수를 변화시켜 32개의 모델을 선정하였고 이를 1차 고유진동수를 기반으로 하여 분석한 후, 3개의 대표적인 형상을 선택하여 선형 해석을 수행하였다. 그 결과, 전체적으로 작은반지름을 가지는 기하형상이 높은 1차 고유진동수를 나타내고 풍하중에 대하여 덜 민감한 시스템이 되는 것을 알 수 있었다.

In the design procedure of the cooling tower the form-finding of the shell is the most important process, because the shape of the shell determines the sensitivity of dynamic behaviour of the whole tower against wind excitation. In engineering practice, geometric parameters of the shell are generally determined based on natural frequency analysis. 32 cooling tower shell geometries were selected through variation of the geometric parameters of an existing cooling tower shell. They were evaluated based on the first natural frequency. From the result three representative cooling towers are selected for the analysis of the structural behaviour by means of linear FE-method. As a result, a hyperbolic rotational shell with the small radius overall will yield the shell geometry with a higher first natural frequency and thus a wind-insensitive structure.