重力相似体系下风速比尺确定方法的试验研究

发布时间：2017-03-31 06:55

  本文关键词：重力相似体系下风速比尺确定方法的试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于风洞模型试验,获得模型结构物的风速与风压力分布和总力的对应关系；基于理论(《港口工程荷载规范》与《海上固定平台入级与建造规范》相同)计算得到原型风速与风压分布和总力的对应关系；从而可依据相似基本准则,得到准确的风速比尺。该方法可以推广到重力相似体系下任意形状结构物的风速比尺确定中。采用上述方法,对圆柱体、方柱体进行了不同风速的系列试验,给出了重力相似体系下的圆柱体、方柱体风速比尺的修正系数。讨论了几何比尺、风场紊流度、模型尺度、迎风角度、三维效应对风速比尺的影响。结果表明：重力相似准则体系下考虑风作用时,应进行风速比尺修正。风速比尺修正系数k受结构物形状、流场紊流度、几何比尺耦合影响。圆柱和方柱可以不考虑风速比尺修正的条件为模型几何比尺γL≤30、原型风速≥50m/s(圆柱)或40m/s(方柱)。除此以外应进行风速比尺修正。文章给出了不同结构物形状、流场紊流度、几何比尺条件下修正系数的试验结果,可供参考。试验范围内,有限长圆柱体三维效应对修正系数k影响约10～15%；有限方柱体三维效应对修正系数k影响≤4%。方柱迎风角变化对修正系数k的影响与风速有关,原型风速30m/s时可不考虑风速的影响。迎风角在0-45范围变化时,10修正系数最大、修正系数最小。试验结果结果显示,在流场紊流强度￡=7%-26%的试验范围内,￡对风速修正系数的影响呈波动性变化,风速修正系数在￡=7%-13%区间的稳定性不及￡=13%-26%区间的稳定性。建议模型试验控制风场紊流度≥13%。
【关键词】：物理模型试验 重力相似体系 风速比尺 风速修正系数 圆柱 方柱
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U652;U661.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-26
• 1.1 课题背景和研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-22
• 1.2.1 风及其对结构作用相似理论基础10-13
• 1.2.2 风作用的实验室模拟技术13-15
• 1.2.3 雷诺效应与物体绕流15-18
• 1.2.4 相似理论在工程中的应用18-22
• 1.3 本文主要工作22-24
• 附：风速比尺的修正方法说明(以圆柱为例）24-26
• 2 原型风荷载基础理论与计算方法26-33
• 2.1 风荷载基础理论26-28
• 2.1.1 风压力和基本风压26-27
• 2.1.2 圆柱阻力系数27
• 2.1.3 方柱阻力系数27-28
• 2.2 原型及模型风荷载计算及比较28-33
• 2.2.1 原型风荷载28-30
• 2.2.2 模型风荷载30-33
• 3 物理模型试验33-43
• 3.1 试验设备及模型布置33-37
• 3.1.1 试验设备和测试仪器33-35
• 3.1.2 模型参数点压力测点布置35-37
• 3.2 试验有关参数及试验组别37-40
• 3.2.1 模型尺度38
• 3.2.2 风速38
• 3.2.3 紊流度38-39
• 3.2.4 迎风角度39-40
• 3.3 试验方法40-43
• 3.3.1 试验风场生成与标定40-42
• 3.3.2 总力和压力试验方法42-43
• 4 模型试验结果及分析43-66
• 4.1 圆柱模型试验结果43-55
• 4.1.1 均匀流场试验结果43-44
• 4.1.2 紊流场试验结果44-47
• 4.1.3 紊流强度对圆柱体风总力影响分析47-49
• 4.1.4 有限长度圆柱体试验结果49-55
• 4.2 方柱模型试验结果55-66
• 4.2.1 均匀流场试验结果55-56
• 4.2.2 紊流流场试验结果56-57
• 4.2.3 紊流强度对方柱体风总力影响分析57-59
• 4.2.4 不同迎风角度试验结果59-60
• 4.2.5 有限长方柱试验结果60-66
• 5 风速修正系数66-86
• 5.1 圆柱体的风速修正系数66-74
• 5.1.1 模型尺度对风速修正系数的影响66-68
• 5.1.2 几何比尺对风速修正系数的影响68-70
• 5.1.3 紊流度对风速修正系数的影响70-73
• 5.1.4 有限长度圆柱体三维绕流的影响分析73-74
• 5.2 方柱体的风速修正系数74-86
• 5.2.1 几何比尺对风速修正系数的影响74-76
• 5.2.2 紊流度对风速修正系数的影响76-80
• 5.2.3 迎风角度对风速修正系数的影响80-82
• 5.2.4 模型尺度对风速修正系数的影响82-84
• 5.2.5 有限长度方柱体三维绕流的影响分析84-86
• 6 结论与展望86-88
• 6.1 结论86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-92
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况92-93
• 致谢93-95

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1 李超;重力相似体系下风速比尺确定方法的试验研究[D];大连理工大学;2016年

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