斜拉索气动力及流场特性研究

发布时间：2019-11-09 22:26

【摘要】：斜拉桥要承受许多动荷载,如:风荷载、地震荷载、行人荷载和交通荷载等。风荷载是设计斜拉桥特别是斜拉索重要的荷载,在设计阶段准确掌握风荷载对于大桥的安全和经济具有重要的意义。对于二维圆柱,在临界雷诺数下出现较大的升力,但一直没有引起重视。目前对于斜拉索或桥塔等桥梁圆形截面构件,只考虑了临界或超临界雷诺数状态下气动阻力与亚临界状态下的不同,并没有考虑临界雷诺数状态下出现的不可忽视的升力作用。再者产生较大的升力是否是影响斜拉索振动的一种因素有待研究,所以考虑全雷诺数范围内气动力特性与雷诺数的关系及其流场特性是需要研究的问题。首先在低速试验段从斜拉索模型雷诺数效应问题着手,研究了斜拉索模型在全雷诺数范围内气动力及流场特性,重点研究了临界雷诺数区域内的气动力及流场特性。在亚临界雷诺数区域,随着雷诺数的增加,平均阻力缓慢减小或基本保持不变,平均升力在零值附近波动。风压周向对称分布,斜拉索模型驻点位置偏离平衡位置作周期性摆动,摆动频率与旋涡脱落频率一致。在临界雷诺数区域第一阶段,风压周向非对称分布,两侧产生不对称气泡,并且此时平均阻力急剧下降,并有较大升力产生;在临界雷诺数区域第二阶段,风压分布呈周向对称分布,平均阻力继续急剧下降,平均升力恢复到一个较小值附近。其次在高速试验段研究了不同雷诺数不同轴向间距下斜拉索模型升力系数的相关性问题。对于轴向间距1≤s3和雷诺数1.0×105≤Re1.6×105的区域内,斜拉索模型升力系数相关性为显著相关或高度相关,其中s=1时为显著相关,s=2时为高度相关,对于其他区域相关系数很小,基本为微相关。最后综合高、低速试验段的研究成果,认为对于低速试验段的斜拉索模型只有一圈测点出现了较大的升力,而其他圈测点的平均升力系数基本为零,可能是由于其他圈测点与此圈测点的轴向间距较大,并且出现升力时的雷诺数较大,则各圈测点的升力系数相关性为微相关,各圈是否出现升力(即是否会产生不对称气泡)基本是独立的,不会相互影响。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441.3;U448.27

【参考文献】