端部条件和展弦比对矩形断面节段模型气动力特征的影响
发布时间：2021-09-04 13:12
端部条件和展弦比是风洞试验节段模型设计的2个重要因素。为了研究端部条件和展弦比对节段模型气动力特征的影响,开展了不同端部条件和不同展弦比的宽高比5∶1矩形断面刚性节段模型静态测压风洞试验。研究结果表明:（1）端部条件和展弦比共同影响着节段模型上流场展向分布。（2）当模型长度大于2倍端部影响区间的长度时,模型上气动力在展向呈现等腰梯形分布;当模型长度小于2倍端部影响区间的长度时,模型上气动力在展向呈现等腰三角形分布。节段模型设计时应重视模型展弦比,合适的展弦比能获得更可靠的结果。
【文章来源】：实验流体力学. 2020,34(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同端部条件基本风压（Cp）分布特征[8]
Fox等[7]通过不同展弦比圆柱节段模型风洞试验研究了展弦比对风压展向分布特征和中间截面气动力特征的影响，研究结果如图2所示。由图可知：（1）当模型展弦比较大时，模型中间段的流场为二维流场，而模型端部并没有因为安装端板而维持二维流场特征；（2）端部的影响区间为3.5D。当模型展弦比大于7时，模型中间段存在二维流场；当模型展弦比小于7时，模型上无二维流场。Szepessy等[6]研究了端板和展弦比对圆柱节段模型旋涡脱离的影响。圆柱直径为60mm，端板采用圆角矩形板，宽为480mm，高为420mm。研究结果表明：当展弦比较小时，端板会显著改变模型中间截面的气动力特征，随着展弦比增大，中间截面气动力趋于稳定。Norberg[10]通过风洞试验研究了展弦比对圆柱节段模型跨中截面的St数和基本风压的影响。试验中，采用圆形端板，考虑4种端板工况。研究结果表明：展弦比对圆形截面的St数和基本风压影响十分明显，模型展弦比会改变尾流区旋涡脱离特征。
试验模型采用宽高比5∶1的矩形断面刚性节段模型。模型高D=60 mm、宽B=300 mm、长L=1920mm，模型最大展弦比L/D=32。在展向变间距布置了14个测压截面，每个测压截面共布置32个测压点。测压截面展向布置及截面风压测点布置如图3所示。l为测压点与迎风面边中点沿周长的距离。试验在湖南大学HD-2风洞的高速试验段进行，试验段长17.0m、宽3.0m、高2.5m。试验模型通过两根立柱固定在风洞内，模型与风洞上下壁面距离相同，如图4所示。模型表面风压通过DTCInitium电子式压力扫描阀系统采集，共用7个64测点扫描阀。扫描阀全部布置在模型内部，测压管长度均为50cm左右，实测风压未进行管路修正。在模型前面布置Cobra Probe风速仪测定来流风速U。所有试验风速均为8m/s，对应Re=3.2×104，湍流度小于0.5%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]端部状态对斜拉索节段模型气动特性的影响[J]. 郑云飞,刘庆宽,刘小兵,马文勇. 工程力学. 2017(S1)
[2]端板对二维矩形风洞试验模型气动特性的影响[J]. 郑云飞,刘庆宽,马文勇,刘小兵. 实验流体力学. 2017(03)
[3]双层桥面桁架梁三塔悬索桥颤振性能优化风洞试验[J]. 徐昕宇,李永乐,廖海黎,任森. 工程力学. 2017(05)
[4]韩家沱长江大桥高低雷诺数涡激振动试验研究[J]. 杨咏漪,陈克坚,李明水,廖海黎. 桥梁建设. 2015(03)
[5]矩形细杆涡振幅值和驰振性能的对比风洞试验[J]. 周帅,陈政清,牛华伟. 中国公路学报. 2014(01)
[6]不同截面参数H型吊杆的气动性能[J]. 刘慕广,陈政清. 工程力学. 2013(05)
[7]不同尺度扁平箱梁节段模型涡激振动风洞试验[J]. 鲜荣,廖海黎. 桥梁建设. 2010(02)
[8]广州新电视塔模型测力风洞试验及风致响应研究Ⅰ:风洞试验[J]. 顾明,黄鹏,周晅毅,朱乐东,潘汉明. 土木工程学报. 2009(07)
[9]分离双箱高低雷诺数涡振的试验研究[J]. 张伟,葛耀君,魏志刚,杨詠昕. 空气动力学学报. 2008(03)
硕士论文
[1]1:6矩形断面涡激共振的模型尺度效应试验研究[D]. 商东洋.湖南大学 2015
本文编号：3383330
【文章来源】：实验流体力学. 2020,34(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同端部条件基本风压（Cp）分布特征[8]
Fox等[7]通过不同展弦比圆柱节段模型风洞试验研究了展弦比对风压展向分布特征和中间截面气动力特征的影响，研究结果如图2所示。由图可知：（1）当模型展弦比较大时，模型中间段的流场为二维流场，而模型端部并没有因为安装端板而维持二维流场特征；（2）端部的影响区间为3.5D。当模型展弦比大于7时，模型中间段存在二维流场；当模型展弦比小于7时，模型上无二维流场。Szepessy等[6]研究了端板和展弦比对圆柱节段模型旋涡脱离的影响。圆柱直径为60mm，端板采用圆角矩形板，宽为480mm，高为420mm。研究结果表明：当展弦比较小时，端板会显著改变模型中间截面的气动力特征，随着展弦比增大，中间截面气动力趋于稳定。Norberg[10]通过风洞试验研究了展弦比对圆柱节段模型跨中截面的St数和基本风压的影响。试验中，采用圆形端板，考虑4种端板工况。研究结果表明：展弦比对圆形截面的St数和基本风压影响十分明显，模型展弦比会改变尾流区旋涡脱离特征。
试验模型采用宽高比5∶1的矩形断面刚性节段模型。模型高D=60 mm、宽B=300 mm、长L=1920mm，模型最大展弦比L/D=32。在展向变间距布置了14个测压截面，每个测压截面共布置32个测压点。测压截面展向布置及截面风压测点布置如图3所示。l为测压点与迎风面边中点沿周长的距离。试验在湖南大学HD-2风洞的高速试验段进行，试验段长17.0m、宽3.0m、高2.5m。试验模型通过两根立柱固定在风洞内，模型与风洞上下壁面距离相同，如图4所示。模型表面风压通过DTCInitium电子式压力扫描阀系统采集，共用7个64测点扫描阀。扫描阀全部布置在模型内部，测压管长度均为50cm左右，实测风压未进行管路修正。在模型前面布置Cobra Probe风速仪测定来流风速U。所有试验风速均为8m/s，对应Re=3.2×104，湍流度小于0.5%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]端部状态对斜拉索节段模型气动特性的影响[J]. 郑云飞,刘庆宽,刘小兵,马文勇. 工程力学. 2017(S1)
[2]端板对二维矩形风洞试验模型气动特性的影响[J]. 郑云飞,刘庆宽,马文勇,刘小兵. 实验流体力学. 2017(03)
[3]双层桥面桁架梁三塔悬索桥颤振性能优化风洞试验[J]. 徐昕宇,李永乐,廖海黎,任森. 工程力学. 2017(05)
[4]韩家沱长江大桥高低雷诺数涡激振动试验研究[J]. 杨咏漪,陈克坚,李明水,廖海黎. 桥梁建设. 2015(03)
[5]矩形细杆涡振幅值和驰振性能的对比风洞试验[J]. 周帅,陈政清,牛华伟. 中国公路学报. 2014(01)
[6]不同截面参数H型吊杆的气动性能[J]. 刘慕广,陈政清. 工程力学. 2013(05)
[7]不同尺度扁平箱梁节段模型涡激振动风洞试验[J]. 鲜荣,廖海黎. 桥梁建设. 2010(02)
[8]广州新电视塔模型测力风洞试验及风致响应研究Ⅰ:风洞试验[J]. 顾明,黄鹏,周晅毅,朱乐东,潘汉明. 土木工程学报. 2009(07)
[9]分离双箱高低雷诺数涡振的试验研究[J]. 张伟,葛耀君,魏志刚,杨詠昕. 空气动力学学报. 2008(03)
硕士论文
[1]1:6矩形断面涡激共振的模型尺度效应试验研究[D]. 商东洋.湖南大学 2015
本文编号：3383330
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