斜拉桥斜拉索风雨振时索表面水线摆动作用及规律的试验研究

斜拉索表面水线的周向摆动被认为是激发索发生风雨振的重要因素。有水线的索的气动力可以认为是索本身的气动力和水线摆动产生的气动力的组合。在风洞中,通过竖向强制振动试验,测试索的气动力并算得气动导数H1*和H4*。为了模拟水线的摆动,对贴有水线的索施行两端同向强制扭转振动试验,测试振动中的气动力。通过分析水线的摆动对索竖向振动阻尼的贡献,表明水线的摆动既能促使索变得气动不稳定,也可以促使索变得气动稳定,这主要取决于水线摆动与索振动之间的位相差。同时,通过在风洞中模拟人工降雨并对水线进行跟踪观测,发现水线沿索轴向分布及摆动不均一,指出掌握风雨振时水线的各个参数对分析和理解该振动具有重要意义。     

防风网对大跨气膜煤棚气动性能影响效应研究

为了明确防风网的布置形式对煤棚结构风荷载的影响,以某发电厂大跨气膜煤棚项目为工程背景,通过风洞试验研究了防风网透孔率为40%时在不同的高度和间距状态下对结构体型系数、脉动风荷载功率谱的影响,得到了不同遮挡效应下结构体型系数随风向角的变化规律.结果表明：在煤棚周围布置防风网后,结构表面体型系数绝对值有所减小;防风网高度相同时,结构体型系数随着布置间距增大而减小;防风网布置间距一定时,结构体型系数随高度增加呈减小趋势.布置防风网后结构表面测点的脉动风荷载功率谱峰值增大,谱峰宽度减小.风向角为90°时,防风网的遮挡效应最为显著,煤棚表面分区体型系数降低约65%.     

群体高层建筑行人区域风环境试验研究

结合风洞试验测试对Irwin探头的制作、标定以及使用进行分析,并采用自制的Irwin探头和简便风向测试设备对某群体建筑行人区域风环境进行了研究,结果表明:经标定使用有机玻璃制作的Irwin探头具有很好的线性度,可以得到相对准确的行人高度风速,考虑到压力测试设备的精度,应当在尽量高的风速下测试;采用拍照方式记录的风向标基本上可以得到行人高度处的风向信息;由于狭管效应与角区气流加速效应,实例群体建筑夹缝与角区的风速比较大,风环境问题突出,需要采用风环境改善措施降低该区域风速;另外通过对200名志愿者的测试对行人舒适度的阀值进行了讨论。     

用LES方法对斜拉桥斜拉索风雨振的机理的研究

在特定的风雨条件下,斜拉桥的斜拉索会发生激烈的风雨振现象。这种振动会造成索-梁和索-塔锚固区结构的疲劳损伤等一系列问题,因此,研究并明确斜拉索风雨振的机理,从而找到这种振动的控制方法,已经成为紧迫的研究课题。该文从流场分析入手,利用数值分析的Large-eddy simulation方法,研究了索面存在水线的情况下水线位置不同时流场分布的变化和卡尔曼涡强度的变化,提出水线后侧"小涡"的脱落是影响卡尔曼涡强度的原因。在风速高于卡尔曼涡致振动风速的条件下,当卡尔曼涡受到小涡影响变得足够弱时,索容易发生振动。     

不同厚度风力机翼型气动性能数值模拟研究

为了更好地了解相对厚度对风力机翼型气动特性的影响,该文以NACA4412、NACA4415、NACA4418这3种不同厚度的翼型为研究对象,分析了翼型相对厚度对翼型升阻力系数、升阻比、流场和压力系数的影响。研究结果表明：在小攻角时,随着厚度的增大,翼型的升阻比逐渐减小;在大攻角时,NACA4415和NACA4418翼型仍能保持较高的升阻比,而NACA4412翼型升阻比较低;随着攻角的增大,3种翼型均出现气流分离并形成尾部涡,NACA4412翼型比NACA4415和NACA4418翼型的尾部涡分布范围大。研究结果为风力机叶片的设计以及优化提供了参考依据。     

侧加热腔内的自然对流

近年来环境友好型的封闭式煤棚被广为采用,而煤堆放热会造成环境局部过热进而影响舒适度及作业人员身体健康,随之煤棚内对流换热问题成为关注重点。为了降低煤堆放热带来的危害,需要了解煤堆放热过程中传热流动机理,该文采用CFD数值模拟方法,对存储单煤堆的封闭式大跨度煤棚内的自然对流现象进行研究。在非定常条件下,研究了固定瑞利数下煤堆附近传热特点和流动转捩情况;研究了不同瑞利数下煤棚内流动结构的对称性和非对称结构出现时间,以及在充分发展阶段流动表现出的非定常特性。结果表明,煤棚内瞬态流动会经历三种不同发展阶段：初始阶段、演化阶段和充分发展阶段。在演化阶段,羽流分离脱落会推动煤棚内非对称流动结构形成,非对称现象出现的时间会随瑞利数增大而提前。在充分发展阶段,煤棚内流动呈现无规则的非定常湍流状态,且达到充分发展状态的时间随瑞利数增大而推迟。     

表面损伤的斜拉索平均气动阻力特性的试验研究

斜拉索作为斜拉桥的重要受力构件,其风荷载设计在桥梁抗风设计中具有重要意义。斜拉索在生产、运输和安装过程中有可能受到损伤,针对不同程度表面损伤的斜拉索,利用风洞测力试验,研究了亚临界、临界和超临界雷诺数区域损伤程度对斜拉索气动阻力的影响,并得到了表面损伤斜拉索气动阻力的计算方法。结果表明:在一定的风向范围内,斜拉索表面损伤对其气动阻力影响显著,在亚临界区,表面损伤模型阻力系数大于光滑模型;进入临界区后,表面损伤模型的阻力系数则小于光滑模型;在超临界区,二者又比较接近。随着划痕的加深,临界区起始雷诺数提前,且在临界雷诺数区,随着雷诺数的增大,阻力系数减小。对不同损伤程度斜拉索的阻力系数进行拟合,得出相应的计算公式,以方便斜拉索气动阻力的估算。     

微椭圆形截面斜拉索临界雷诺数区气动特性试验研究

为了研究微椭圆形截面斜拉索临界雷诺数区的气动特性,以标准圆形截面斜拉索模型和微椭圆形截面斜拉索模型为研究对象,开展了考虑截面变形和风攻角变化的风洞试验,得到了不同情况下雷诺数对模型气动力系数的影响规律,同时通过对升力时程和升力频谱分析,得到了临界雷诺数及附近区域的标准圆形截面和微椭圆形截面模型尾流旋涡脱落的变化。结果表明:微椭圆形截面模型在雷诺数亚临界区时,升力系数基本不受雷诺数的影响;在临界区时,升力系数随雷诺数逐渐增大;风攻角0°~50°时,微椭圆形截面模型升力系数最大值对应的雷诺数随风攻角同步增大;微椭圆形截面模型的升力时程在TrBL0向TrBL1阶段和TrBL1向TrBL2阶段过渡中会出现双稳态现象;微椭圆形截面变形会影响斜拉索尾流区旋涡脱落情况,进而影响不同雷诺数下的St数值变化。     

大攻角下分离双钢箱梁间距对涡振特性的影响EI北大核心CSCD

以某座分离双钢箱梁桥为背景,开展了一系列的节段模型风洞试验。首先分析了-5°^+5°间8个不同风攻角下单箱梁的涡振特性,然后详细研究了+5°风攻角下分离双箱梁在16个不同间距(双箱梁的净间距D与单箱梁宽B之比D/B的变化范围为0.025~4.0)时的涡振特性,并将结果与单箱梁的结果进行了对比。研究发现,间距对上游箱梁和下游箱梁涡振特性的影响均可大致分为4个区间。     

不同圆角率的方形断面斯特罗哈数的雷诺数效应研究

通过刚性模型测压风洞试验在均匀流场中测试了标准方形断面及圆角率为0.1、0.2、0.3和0.4的方形断面在不同风向角下、雷诺数Re=0.8×105～3.6×105范围内的表面风压。在获得气动力系数时程的基础上,通过分析升力系数功率谱在试验雷诺数范围内的变化,讨论了圆角率和风向角对斯特罗哈数雷诺数效应的影响规律。结果表明：在试验雷诺数范围内,各风向角下标准方形断面与圆角率为0.1的方形断面斯特罗哈数均基本不受雷诺数的影响;圆角率为0.2、0.3和0.4的方形断面斯特罗哈数分别在0°～2.5°、0°～7.5°和0°～12.5°的小风向角时对雷诺数比较敏感,出现了大幅突升现象,圆角率越大,对雷诺数敏感的风向角范围越大。