两种串列方柱气动性能的试验研究
发布时间：2021-10-22 17:44
针对两种布置形式（水平布置和对角布置）的串列双方柱,通过同步测压风洞试验,在雷诺数为Re=8.0×104、间距比为P/B=1.75～5.00（其中P为方柱中心间距、B为方柱边长）条件下,得到了两种布置形式串列双方柱的表面风压,重点研究了对角串列双方柱的气动力、风压分布、Strouhal数等气动性能随方柱间距的变化规律,并与水平串列双方柱进行比较。水平串列双方柱的气动力在P/B=3.00～3.50时会发生跳跃现象,下游方柱的平均阻力由负值突变为正值,而对角下游方柱平均阻力系数则均为负值。结果表明:当P/B <3.00时,对角串列双方柱的平均和脉动气动力系数、最大平均负压强度和脉动风压系数均大于水平串列双方柱,而当P/B> 3.00时则情况相反;对角串列双方柱的Strouhal数明显小于相同间距下的水平串列双方柱,且在P/B <3.00时对角串列双方柱的升力功率谱出现了多个峰值。
【文章来源】：振动.测试与诊断. 2020,40(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图1 串列双方柱的两种布置形式
图2为两种布置形式串列双方柱的平均阻力系数CD（通过对方柱表面风压系数沿其周向积分得到）随间距变化的曲线。为了方便比较，图中也分别给出了文献[15]中水平串列双方柱的数据和本研究的单方柱试验结果。由图可见，水平串列双方柱的平均阻力系数随间距的变化趋势与文献[15]基本一致，但由于试验雷诺数不同，平均阻力系数发生突变的位置不同。另外，文中两种单方柱的平均阻力系数也与文献[19-20]结果吻合良好。在本试验结果中，两种布置形式串列双方柱的平均阻力系数随间距的变化趋势有明显差异；随着间距增大，两种布置形式的上游方柱的平均阻力系数与各自单方柱的平均阻力系数较为接近，而下游方柱的平均阻力系数则远小于单方柱；且两种布置形式的下游方柱的平均阻力系数差异较大，特别是当P/B>3.00时。对于水平串列双方柱，其下游方柱的平均阻力系数在P/B=3.00～3.50时发生跳跃现象，数值由负值突变为正值，上游方柱的平均阻力系数在此间距范围内也有明显增大。文献[8,13]中将这种发生气动力跳跃的间距比称为临界间距比。对于对角串列双方柱，其平均阻力系数在试验间距范围内没有发生类似的跳跃现象，其下游方柱的平均阻力系数在文中间距范围内均为负值。值得注意的是，在小间距下（P/B=1.75和2.00），上游方柱的平均阻力系数会大于单方柱，并随着间距的增加逐渐减小。
图3为两种布置形式串列双方柱的脉动阻力系数CDf和脉动升力系数CLf（即气动力系数的标准差）随间距变化的曲线，图中也分别给出了水平布置和对角布置的单方柱的试验结果。对于水平串列双方柱，可以看到，无论是脉动阻力还是脉动升力，在临界间距前后均会发生跳跃现象。根据文献[12]的研究，这种气动力的跳跃现象与流态变化有关，在临界间距前后，双方柱的流态分别为剪切层再附流态和双涡脱流态。从图中可知，上、下游方柱的脉动气动力系数随间距的变化趋势一致，在临界间距前，上、下游方柱的脉动阻力和脉动升力系数均小于单方柱，且下游方柱大于上游方柱；在临界间距后，上、下游方柱的脉动力都接近于单方柱，下游方柱的脉动阻力仍大于上游方柱，但其脉动升力则小于上游方柱。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于气弹模型风洞试验的输电塔气动阻尼研究[J]. 邹良浩,梁枢果,王述良. 振动.测试与诊断. 2015(02)
[2]串列方形钝体构筑物绕流的数值分析[J]. 吴七二,周岱,付功义. 上海交通大学学报. 2012(01)
[3]两串列方柱局部脉动风压干扰研究:第1部分 迎风面效应[J]. 韩宁,顾明. 振动与冲击. 2009(12)
本文编号：3451578
【文章来源】：振动.测试与诊断. 2020,40(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图1 串列双方柱的两种布置形式
图2为两种布置形式串列双方柱的平均阻力系数CD（通过对方柱表面风压系数沿其周向积分得到）随间距变化的曲线。为了方便比较，图中也分别给出了文献[15]中水平串列双方柱的数据和本研究的单方柱试验结果。由图可见，水平串列双方柱的平均阻力系数随间距的变化趋势与文献[15]基本一致，但由于试验雷诺数不同，平均阻力系数发生突变的位置不同。另外，文中两种单方柱的平均阻力系数也与文献[19-20]结果吻合良好。在本试验结果中，两种布置形式串列双方柱的平均阻力系数随间距的变化趋势有明显差异；随着间距增大，两种布置形式的上游方柱的平均阻力系数与各自单方柱的平均阻力系数较为接近，而下游方柱的平均阻力系数则远小于单方柱；且两种布置形式的下游方柱的平均阻力系数差异较大，特别是当P/B>3.00时。对于水平串列双方柱，其下游方柱的平均阻力系数在P/B=3.00～3.50时发生跳跃现象，数值由负值突变为正值，上游方柱的平均阻力系数在此间距范围内也有明显增大。文献[8,13]中将这种发生气动力跳跃的间距比称为临界间距比。对于对角串列双方柱，其平均阻力系数在试验间距范围内没有发生类似的跳跃现象，其下游方柱的平均阻力系数在文中间距范围内均为负值。值得注意的是，在小间距下（P/B=1.75和2.00），上游方柱的平均阻力系数会大于单方柱，并随着间距的增加逐渐减小。
图3为两种布置形式串列双方柱的脉动阻力系数CDf和脉动升力系数CLf（即气动力系数的标准差）随间距变化的曲线，图中也分别给出了水平布置和对角布置的单方柱的试验结果。对于水平串列双方柱，可以看到，无论是脉动阻力还是脉动升力，在临界间距前后均会发生跳跃现象。根据文献[12]的研究，这种气动力的跳跃现象与流态变化有关，在临界间距前后，双方柱的流态分别为剪切层再附流态和双涡脱流态。从图中可知，上、下游方柱的脉动气动力系数随间距的变化趋势一致，在临界间距前，上、下游方柱的脉动阻力和脉动升力系数均小于单方柱，且下游方柱大于上游方柱；在临界间距后，上、下游方柱的脉动力都接近于单方柱，下游方柱的脉动阻力仍大于上游方柱，但其脉动升力则小于上游方柱。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于气弹模型风洞试验的输电塔气动阻尼研究[J]. 邹良浩,梁枢果,王述良. 振动.测试与诊断. 2015(02)
[2]串列方形钝体构筑物绕流的数值分析[J]. 吴七二,周岱,付功义. 上海交通大学学报. 2012(01)
[3]两串列方柱局部脉动风压干扰研究:第1部分 迎风面效应[J]. 韩宁,顾明. 振动与冲击. 2009(12)
本文编号：3451578
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