端部條件和展弦比對矩形斷面節(jié)段模型氣動力特征的影響
發(fā)布時間：2021-09-04 13:12
端部條件和展弦比是風洞試驗節(jié)段模型設計的2個重要因素。為了研究端部條件和展弦比對節(jié)段模型氣動力特征的影響,開展了不同端部條件和不同展弦比的寬高比5∶1矩形斷面剛性節(jié)段模型靜態(tài)測壓風洞試驗。研究結果表明:（1）端部條件和展弦比共同影響著節(jié)段模型上流場展向分布。（2）當模型長度大于2倍端部影響區(qū)間的長度時,模型上氣動力在展向呈現(xiàn)等腰梯形分布;當模型長度小于2倍端部影響區(qū)間的長度時,模型上氣動力在展向呈現(xiàn)等腰三角形分布。節(jié)段模型設計時應重視模型展弦比,合適的展弦比能獲得更可靠的結果。
【文章來源】：實驗流體力學. 2020,34(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
不同端部條件基本風壓（Cp）分布特征[8]
Fox等[7]通過不同展弦比圓柱節(jié)段模型風洞試驗研究了展弦比對風壓展向分布特征和中間截面氣動力特征的影響，研究結果如圖2所示。由圖可知：（1）當模型展弦比較大時，模型中間段的流場為二維流場，而模型端部并沒有因為安裝端板而維持二維流場特征；（2）端部的影響區(qū)間為3.5D。當模型展弦比大于7時，模型中間段存在二維流場；當模型展弦比小于7時，模型上無二維流場。Szepessy等[6]研究了端板和展弦比對圓柱節(jié)段模型旋渦脫離的影響。圓柱直徑為60mm，端板采用圓角矩形板，寬為480mm，高為420mm。研究結果表明：當展弦比較小時，端板會顯著改變模型中間截面的氣動力特征，隨著展弦比增大，中間截面氣動力趨于穩(wěn)定。Norberg[10]通過風洞試驗研究了展弦比對圓柱節(jié)段模型跨中截面的St數(shù)和基本風壓的影響。試驗中，采用圓形端板，考慮4種端板工況。研究結果表明：展弦比對圓形截面的St數(shù)和基本風壓影響十分明顯，模型展弦比會改變尾流區(qū)旋渦脫離特征。
試驗模型采用寬高比5∶1的矩形斷面剛性節(jié)段模型。模型高D=60 mm、寬B=300 mm、長L=1920mm，模型最大展弦比L/D=32。在展向變間距布置了14個測壓截面，每個測壓截面共布置32個測壓點。測壓截面展向布置及截面風壓測點布置如圖3所示。l為測壓點與迎風面邊中點沿周長的距離。試驗在湖南大學HD-2風洞的高速試驗段進行，試驗段長17.0m、寬3.0m、高2.5m。試驗模型通過兩根立柱固定在風洞內，模型與風洞上下壁面距離相同，如圖4所示。模型表面風壓通過DTCInitium電子式壓力掃描閥系統(tǒng)采集，共用7個64測點掃描閥。掃描閥全部布置在模型內部，測壓管長度均為50cm左右，實測風壓未進行管路修正。在模型前面布置Cobra Probe風速儀測定來流風速U。所有試驗風速均為8m/s，對應Re=3.2×104，湍流度小于0.5%。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]端部狀態(tài)對斜拉索節(jié)段模型氣動特性的影響[J]. 鄭云飛,劉慶寬,劉小兵,馬文勇. 工程力學. 2017(S1)
[2]端板對二維矩形風洞試驗模型氣動特性的影響[J]. 鄭云飛,劉慶寬,馬文勇,劉小兵. 實驗流體力學. 2017(03)
[3]雙層橋面桁架梁三塔懸索橋顫振性能優(yōu)化風洞試驗[J]. 徐昕宇,李永樂,廖海黎,任森. 工程力學. 2017(05)
[4]韓家沱長江大橋高低雷諾數(shù)渦激振動試驗研究[J]. 楊詠漪,陳克堅,李明水,廖海黎. 橋梁建設. 2015(03)
[5]矩形細桿渦振幅值和馳振性能的對比風洞試驗[J]. 周帥,陳政清,牛華偉. 中國公路學報. 2014(01)
[6]不同截面參數(shù)H型吊桿的氣動性能[J]. 劉慕廣,陳政清. 工程力學. 2013(05)
[7]不同尺度扁平箱梁節(jié)段模型渦激振動風洞試驗[J]. 鮮榮,廖海黎. 橋梁建設. 2010(02)
[8]廣州新電視塔模型測力風洞試驗及風致響應研究Ⅰ:風洞試驗[J]. 顧明,黃鵬,周晅毅,朱樂東,潘漢明. 土木工程學報. 2009(07)
[9]分離雙箱高低雷諾數(shù)渦振的試驗研究[J]. 張偉,葛耀君,魏志剛,楊詠昕. 空氣動力學學報. 2008(03)
碩士論文
[1]1:6矩形斷面渦激共振的模型尺度效應試驗研究[D]. 商東洋.湖南大學 2015
本文編號：3383330
【文章來源】：實驗流體力學. 2020,34(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
不同端部條件基本風壓（Cp）分布特征[8]
Fox等[7]通過不同展弦比圓柱節(jié)段模型風洞試驗研究了展弦比對風壓展向分布特征和中間截面氣動力特征的影響，研究結果如圖2所示。由圖可知：（1）當模型展弦比較大時，模型中間段的流場為二維流場，而模型端部并沒有因為安裝端板而維持二維流場特征；（2）端部的影響區(qū)間為3.5D。當模型展弦比大于7時，模型中間段存在二維流場；當模型展弦比小于7時，模型上無二維流場。Szepessy等[6]研究了端板和展弦比對圓柱節(jié)段模型旋渦脫離的影響。圓柱直徑為60mm，端板采用圓角矩形板，寬為480mm，高為420mm。研究結果表明：當展弦比較小時，端板會顯著改變模型中間截面的氣動力特征，隨著展弦比增大，中間截面氣動力趨于穩(wěn)定。Norberg[10]通過風洞試驗研究了展弦比對圓柱節(jié)段模型跨中截面的St數(shù)和基本風壓的影響。試驗中，采用圓形端板，考慮4種端板工況。研究結果表明：展弦比對圓形截面的St數(shù)和基本風壓影響十分明顯，模型展弦比會改變尾流區(qū)旋渦脫離特征。
試驗模型采用寬高比5∶1的矩形斷面剛性節(jié)段模型。模型高D=60 mm、寬B=300 mm、長L=1920mm，模型最大展弦比L/D=32。在展向變間距布置了14個測壓截面，每個測壓截面共布置32個測壓點。測壓截面展向布置及截面風壓測點布置如圖3所示。l為測壓點與迎風面邊中點沿周長的距離。試驗在湖南大學HD-2風洞的高速試驗段進行，試驗段長17.0m、寬3.0m、高2.5m。試驗模型通過兩根立柱固定在風洞內，模型與風洞上下壁面距離相同，如圖4所示。模型表面風壓通過DTCInitium電子式壓力掃描閥系統(tǒng)采集，共用7個64測點掃描閥。掃描閥全部布置在模型內部，測壓管長度均為50cm左右，實測風壓未進行管路修正。在模型前面布置Cobra Probe風速儀測定來流風速U。所有試驗風速均為8m/s，對應Re=3.2×104，湍流度小于0.5%。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]端部狀態(tài)對斜拉索節(jié)段模型氣動特性的影響[J]. 鄭云飛,劉慶寬,劉小兵,馬文勇. 工程力學. 2017(S1)
[2]端板對二維矩形風洞試驗模型氣動特性的影響[J]. 鄭云飛,劉慶寬,馬文勇,劉小兵. 實驗流體力學. 2017(03)
[3]雙層橋面桁架梁三塔懸索橋顫振性能優(yōu)化風洞試驗[J]. 徐昕宇,李永樂,廖海黎,任森. 工程力學. 2017(05)
[4]韓家沱長江大橋高低雷諾數(shù)渦激振動試驗研究[J]. 楊詠漪,陳克堅,李明水,廖海黎. 橋梁建設. 2015(03)
[5]矩形細桿渦振幅值和馳振性能的對比風洞試驗[J]. 周帥,陳政清,牛華偉. 中國公路學報. 2014(01)
[6]不同截面參數(shù)H型吊桿的氣動性能[J]. 劉慕廣,陳政清. 工程力學. 2013(05)
[7]不同尺度扁平箱梁節(jié)段模型渦激振動風洞試驗[J]. 鮮榮,廖海黎. 橋梁建設. 2010(02)
[8]廣州新電視塔模型測力風洞試驗及風致響應研究Ⅰ:風洞試驗[J]. 顧明,黃鵬,周晅毅,朱樂東,潘漢明. 土木工程學報. 2009(07)
[9]分離雙箱高低雷諾數(shù)渦振的試驗研究[J]. 張偉,葛耀君,魏志剛,楊詠昕. 空氣動力學學報. 2008(03)
碩士論文
[1]1:6矩形斷面渦激共振的模型尺度效應試驗研究[D]. 商東洋.湖南大學 2015
本文編號：3383330
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