為了研究表面粗糙度和雷諾數(shù)對并列索尾流致氣彈失穩(wěn)的影響規(guī)律,以圓心間距為4D（D為圓柱直徑）的雙圓柱為研究對象,通過風洞試驗,在風向角α=0°～20°、雷諾數(shù)Re=18000～168800,研究下游圓柱發(fā)生尾流失穩(wěn)的起振條件、振動幅度及運動軌跡等振動特性,分析增大阻尼比對尾流失穩(wěn)的減振效果,探討了圓柱表面粗糙度和雷諾數(shù)對尾流失穩(wěn)的作用效應。研究表明,下游圓柱在不同的風向角及風速條件下會出現(xiàn)尾流馳振和尾流顫振2種氣彈失穩(wěn)形式;增大阻尼比對尾流馳振有明顯的減振效果,但對尾流顫振的影響較小。尾流致氣彈失穩(wěn)有明顯的雷諾數(shù)效應,隨著雷諾數(shù)的增大,下游圓柱的振動形式會由尾流馳振轉變?yōu)槲擦黝澱�。增加上游圓柱表面粗糙度對下游圓柱氣彈失穩(wěn)的影響較小;而增大下游圓柱表面粗糙度,則會明顯降低下游圓柱出現(xiàn)尾流失穩(wěn)的可能性,并會使發(fā)散性振動轉變?yōu)?限幅限速"振動。 

【文章來源】：土木工程學報. 2020,53(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

上游圓柱光滑、下游圓柱粗糙(SR)

為了獲得較高的雷諾數(shù),上、下游圓柱直徑D均為0.180m。為了減小上游圓柱端部效應對下游圓柱的影響,上游圓柱長1.260m(7D),下游圓柱長1.088m(6D)。此外,為了模擬二維流,在上、下圓柱的兩端均安裝了直徑為3D的圓形端板。計入試驗支架和端板影響后,上游圓柱的面積阻塞率約為11%,下游圓柱約為10%。與兩圓柱間強烈的流場干擾相比,阻塞率對流場影響較小[19]。表1 風洞試驗相關參數(shù)Table 1 Parameters of wind tunnel tests 試驗參數(shù) 參數(shù)值 圓柱直徑D (m) 0.180 下游圓柱質量 m (kg/m) 12.6(光滑圓柱),13.2(粗糙圓柱) 下游圓柱振動自由度 2(順風向和橫風向) 振動頻率 (Hz) fx=fy=1.73 風向角 α 0°,5°,10°,15°,20° 阻尼比ζ (%) 0.10,0.34,0.55,0.87 風洞試驗來流風速 (m/s) 1.5～14 折減風速 4.8～44.9 雷諾數(shù) Re 18000～168840 不同表面粗糙度布置形式 上、下游圓柱均光滑(SS)上游圓柱光滑、下游圓柱粗糙(SR)上游圓柱粗糙、下游圓柱光滑(RS)上、下游圓柱均粗糙(RR)

由圖2可知,當α=0°時,下游圓柱只在較低的折減風速下發(fā)生尾流致渦激振動,沒有出現(xiàn)大幅尾流失穩(wěn)現(xiàn)象;在其他風向角下,下游圓柱在全風速范圍內既發(fā)生了尾流致渦激振動,也出現(xiàn)了大幅的氣彈失穩(wěn)。當α=5°和10°時,下游圓柱的振幅隨折減風速的增大而增大;結合圖2(b)可知下游圓柱的振動以橫風向為主,表現(xiàn)為以橫風向振動為主的尾流馳振的振動形態(tài)。當α=15°時:6<Vr<16,下游圓柱的振幅隨折減風速的增大而逐漸增大,下游圓柱的振動形態(tài)為尾流馳振;當Vr>16,隨著折減風速的增大,下游圓柱的振幅先減小后增大,且下游圓柱出現(xiàn)較大的順風向振幅,呈兩自由度尾流顫振的振動形態(tài)。當α=20°時,下游圓柱在較大的折減風速下也出現(xiàn)了尾流顫振,但振幅相對較小。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3018052