雷诺数对不同圆角率3∶1二维矩形柱体气动力的影响

在低紊流度的均匀流场中对4种圆角率（R/D=0,5％,10％,15％）的3∶1二维矩形柱体模型进行了刚性模型测压试验.试验雷诺数的变化范围为1.1×105～6.8×105,通过风压时程积分的方法获得了模型的气动力系数时程.研究了4个模型的气动力系数及其功率谱随雷诺数的变化规律.研究表明,圆角率为R/D=0和5％的模型的平均阻力系数随雷诺数的增大而增大,而圆角率为10％和15％的模型的平均阻力系数、均方根阻力系数和均方根升力系数随雷诺数地增大出现了明显地跳跃.圆角率为R/D=0和5％的模型的气动力系数功率谱曲线随雷诺数的变化较小,但圆角率为10％和15％的模型的气动力系数功率谱曲线呈现了明显的雷诺数效应.此外,3∶1二维矩形柱体模型的Strouhal数随着圆角率的增大而增大.

圆角处理对二维矩形柱体模型表面风压频域特性的影响研究

利用刚性模型测压试验的方法,在低湍流度的均匀流场中测量了4种圆角处理(即圆角半径与模型迎风面厚度之比(圆角率)分别为0、5%、10%和15%)的截面宽厚比(截面顺风向宽度与迎风面厚度之比)分别为2、3和4的二维矩形柱体模型的表面风压,试验雷诺数为3.4×105。研究了圆角处理对3种截面宽厚比模型表面的3个典型测点的风压系数功率谱密度的影响,并分析了每种截面宽厚比模型的侧面风压分布及其风压相关性随圆角率的变化规律。研究表明:当圆角率为0和5%时,截面宽厚比为2的模型侧面不会出现气流再附现象,而当圆角率为10%和15%时,气流会再附于截面宽厚比为2的模型的侧面;圆角处理主要影响截面宽厚比为3和4的模型侧面的气流再附区的风压分布,而侧面气流分离区的负压绝对值基本不变;3种截面宽厚比的模型中,圆角处理对截面宽厚比为2的模型的侧面风压相关性影响最大。

二维矩形截面柱体气动力系数雷诺数效应

在TJ-2风洞中,测量了5种截面宽厚比（B/D为2.0,2.5,3.0,3.5和4.0）的二维矩形截面柱体的表面风压时程,雷诺数（Re）的变化范围为1.1×10^5～6.8×10^5,然后通过风压时程积分的方法获得了模型的气动力系数时程.研究了各模型气动力系数的雷诺数效应,分析了模型的平均阻力系数随截面宽厚比的变化规律,并与以往的研究成果进行了对比,最后分析了各模型的气动力系数功率谱随雷诺数的变化规律.研究表明,宽厚比2≤B/D≤4的二维矩形截面柱体的气动特性受雷诺数的影响,且随着截面宽厚比的增大,二维矩形截面柱体模型的气动特性对雷诺数越来越敏感.尾流区的旋涡脱落对模型顺风向脉动风荷载有一定程度的贡献,但横风向升力主要来源于尾流的漩涡脱落.

附属柔膜对矩形柱扭转颤振影响的实验研究

通过风洞实验,研究附属柔膜对宽厚比B/D=3的单自由度矩形柱体扭转颤振的控制效果。柔膜固定于矩形迎风侧两边缘,高度d=0.5D。在折减风速Ur=0~22条件下,测量有、无控制状态下的振幅、尾流频率和尾流结构等。研究结果表明:前沿柔膜能够显著提高模型颤振临界风速,并大幅度减小颤振振幅。控制工况中,Ur=12.8时模型仍未起振,而柔膜已发生大幅拍动,并显著削弱了尾流中周期性涡脱。尽管控制工况中颤振振幅明显减小,但颤振发生后尾流主导频率仍锁定于结构固有频率,类似于无控制情况。颤振发生后,控制工况中拍动的柔膜仍能明显削弱模型尾流中的前缘涡,并减小流体对结构的气动力和做功,从而最终起到了抑制颤振的效果。